KR19990022135A - 박막이 부착된 기판의 제조 방법 및 제조 장치 - Google Patents

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KR19990022135A
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thin film
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manufacturing
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KR1019970708614A
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후미야스 노무라
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마에다 가쯔노스께
도레이 가부시끼가이샤
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Abstract

본 발명은, 반사 방지 방지 필터 등의 대형 박막이 부착된 기판을 비교적 작은 생산 설비를 사용하여 효율 좋고 연속적으로 제조할 수 있는, 박막이 부착된 기판의 제조 방법 및 제조 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 해결하기 위한 본 발명은,
성막 영역 전후에 성막 대상 기판을 다단으로 수납 가능한 제1 및 제2 스톡커를 갖는 성막실과, 이 성막실 전후에 각각 성막 대상 기판을 다단으로 수납 가능한 스톡커를 갖는 투입실과 취출실을 설치하고, 성막실에서 성막 대상 기판이 성막되고 있는 동안에 다음의 성막 대상 기판군을 투입실에 넣어 배기시킴과 동시에, 전회에 성막된 성막 대상 기판군을 취출실으로부터 취출하는 박막이 부착된 기판의 제조 방법으로서, 성막 대상 기판을 성막 영역을 통과시키면서 성막시키는 것을 특징으로 하는 박막이 부착된 기판의 제조 방법이며, 이와 같은 박막이 부착된 기판의 제조 방법을 실시하기 위한 장치로서, 성막 영역 전후에 성막 대상 기판을 다단으로 수납 가능한 제1 및 제2 스톡커를 갖는 성막실과, 이 성막실의 전후에, 성막 대상 기판을 다단으로 수납 가능한 스톡커를 각각 갖는 투입실과 취출실을 가지며, 그 성막실, 투입실 및 취출실은 각각 독립적으로 배기 가능한 배기 수단을 가지며, 성막실은 성막 입자 발생원과, 성막 대상 기판을 성막 영역을 통과시키는 수단과, 성막 대상 기판군을 제1 스톡커로부터 통과 수단으로 순차 취출하고, 그 통과 수단으로부터 제2 스톡커에 넣는 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 박막이 부착된 기판의 제조 장치를 제공한다.
본 발명의 박막이 부착된 기판의 제조 방법은 대형의 박막이 부착된 기판을 연속적으로 효율 좋게 생산하는 제조 방법으로서, 성막 영역의 낭비없이 생산성이 종래의 방법보다도 수 배의 생산성을 가지며, 제조 비용을 상당히 낮출 수 있는 특징을 갖는다.

Description

박막이 부착된 기판의 제조 방법 및 제조 장치
광학 필터용 광학 박막 및 각종 표시 장치의 반사 방지막류 또는 각종 반도체, 광디스크, LCD, 컬러 필터, 투명 전극 등에 사용되는 각종 박막이 부착된 기판의 성막 프로세스는 진공 증착, 이온 어시스트 증착, 이온 플레이팅, 스퍼터링 및 어블레이션 등에 의해 이루어지고 있다.
이하, 광학 렌즈의 반사 방지막, 유리판 또는 수지판의 평면 기판에 반사 방지막, 광학 필터 등의 광학 박막을 진공 증착에 의해 형성하는 경우를 예로 들어, 박막이 부착된 기판을 제조하는 종래의 방법에 대하여 도면을 사용하여 설명한다.
도 4는 이와 같은 박막이 부착된 기판의 제조 상태를 나타낸 모식도이다. 먼저 성막실의 상황을 설명한다. 진공실 (16)의 내부에 박막 재료 (3)이 성막 입자 발생 부위 (2)를 도면의 위쪽을 향해 놓여 있다. 전자총 (6)에 의해 전자선이 발사되고, 도시되지 않은 자계의 효과에 의해 성막 입자 발생 부위 (2)에 달하여 이를 가열하고, 이에 따라 성막 입자 (5)가 발생하도록 되어 있다. 이와 같이 발생된 성막 입자 (5)의 성막 입자의 속축(束軸) (9)(성막 입자가 가장 강하게 발생하는 방향을 나타내는 방향축)는 도면의 위쪽을 향하고 있다. 이 성막 입자 속축 (9)의 축선상 또는 그 근방에 성막 모니터 (8)이 설치되고, 이 성막 모니터 (8)에 형성된 박막의 막 두께를 광학적으로 측정하는 막 두께 측정 장치 (7)이 다시 위쪽에 설치되어 있다. 중심부에 성막 모니터로 성막 입자가 도달할 수 있도록 극간(隙間)(401)이 원형의 돔형 기판 유지 치구(治具) (402)의 중심부에 열려져 있다. 원형의 돔형 기판 유지 치구 (402)는 성막 입자 발생원의 상부의 수평면에서 회전하고, 원형의 돔형 기판 유지 치구에 고정된 성막 대상 기판군 (403)의 아래면이 성막 입자에 노출되어 성막되도록 되어 있다. 또, 성막 입자 (5)에 성막 대상 기판군 (403)이 노출되는 범위의 크기를 제한하기 위하여, 성막 영역 한정 부재 (4)가 성막 입자 발생 부위 (2)와 성막 대상 기판군 (403)의 중간에 설치되어 있다. 또한, 성막 입자 (5)를 필요에 따라 차단하는 셔터 (11)도 동일하게 설치되어 있다.
도 5는, 이 모양을 성막 모니터 (8)의 위치에서 성막 입자 속축 (9)의 반대 방향을 향하여 바라본 도면이다. 성막 대상 기판군 (403)은 예를 들면, 도면과 같이 원형의 돔형 기판 유지 치구에 가장 빽빽하게 충전되도록 배열되고, 성막 입자 속축 (9)의 축선상 또는 그 근방에 기판 등이 성막 입자 (5)를 차단하지 않는 극간 (401)이 있다. 이 극간에서 성막 입자가 성막 모니터에 도달하도록 성막 모니터가 배치되어 있다.
성막 대상 기판군 (403)의 각 기판에 박막을 형성할 때는, 먼저 원형의 돔형 기판 유지 치구 (402)를 미리 회전시켜 둔다. 이어서, 전자총 (6)에서 발사된 전자선에 의해 박막 재료 (3)의 성막 입자 발생 부위 (2)를 계속적으로 가열하고, 여기에서 성막 입자를 발생시킨다. 이 때, 처음에는 셔터 (11)이 닫혀져 있어 성막 입자는 성막 대상 기판에 도달할 수 없다. 성막 입자 발생 부위 (2)의 온도가 정상 상태에 도달하면 성막 입자의 발생 강도도 정상 상태가 된다. 이것을 확인하고 셔터 (11)을 연다. 성막 입자 발생 부위 (2)에서 발생된 성막 입자는, 성막 입자 속축 (9)의 방향을 중심으로 하는 방향으로 방사상으로 비상하여, 성막 대상 기판군 (403)의 각 기판에 이른다. 또, 성막 입자 속축 (9)의 축선 상 또는 그 근방의 극간(401)을 통하여, 일부의 성막 입자는 성막 모니터에 도달한다.
성막 대상 기판군 (403)의 각 기판에서의 박막의 막 두께는, 성막 모니터 (8)에 형성된 모니터 박막의 막 두께를 막 두께 측정 장치 (7)로 측정함으로서 간접적으로 측정된다. 성막 모니터 (8)상에는 성막 대상 기판군 (403)의 각 기판과 근사한 조건으로 모니터 박막이 형성된다. 이 때문에, 모니터 박막의 막 두께는 성막 대상 기판군 (403)의 각 기판에 형성된 박막의 막 두께와 일정한 상관 관계를 갖는 막 두께가 된다. 이상적으로는, 원형의 돔형 기판 유지 치구 (402)에 고정된 성막 대상 기판군 (403)은, 성막 모니터 (8)과 마찬가지로 끊임없이 성막 입자에 노출되어 있으므로, 모니터 박막의 막 두께는 성막 대상 기판군 (403)에 형성된 박막과 같은 막 두께가 된다. 실제로는 이와 같은 대응 관계는 실험에 의해 엄밀이 구해진다. 또한, 이 결과에 의해 성막 모니터 (8)의 모니터 박막의 막 두께의 단위 시간당 변화와, 성막 대상 기판군 (403)에 형성된 박막의 단위 시간당 변화의 대응 관계를 구할 수 있다.
이 박막의 막 두께 측정 결과를 바탕으로 성막 중의 성막 속도 또는 형성되는 박막의 굴절율 등의 특성을 조절하거나, 소요되는 막 두께가 얻어졌을 때에 셔터 (11)을 닫고 성막을 종료한다는 성막 프로세스의 제어를 행한다.
특히 광학 박막 용도에는, 어떤 축(가상인 경우도 있다)을 중심으로 하여 회전시키는 원형의 기판 유지 치구에 성막 대상 기판을 조여 성막시키는 프로세스가 대부분이었다. 이것은 예를 들면, 일본국 특허 공개(평) 1-306560호 공보 등에 기재되어 있다.
또한, 최근에는 생산 능력을 높이기 위하여 투입실, 취출실을 설치하여 성막실에 연결하는 연속형으로 만드는 경우에도 마찬가지로 원형의 기판 유지 치구를 사용하여 이것을 회전시키는 방식에 의해 이루어지고 있다.
도 6은, 이와 같은 연속형을 나타내는 모식도이다. 이 실시 태양은, 투입실 (601), 성막실 (602), 취출실 (603)을 연결하여 배치되어 있다. 성막 대상 기판은 원형의 돔형 기판 유지 치구 (604)로 조여져 있다. 1 성막 단위는 이 원형 유지 치구 (604)로 조여지는 부분만이다. 이러한 1 실 내에는 이 성막 단위가 수납 가능하게 되어 있다. 이 태양에서는, 성막 중에 다음의 성막 대상 기판이 투입실에 투입되고 투입실이 배기됨과 동시에, 취출실이 대기에 개방되어 전회에 성막된 성막 대상 기판이 취출실에서 꺼내진 후, 취출실이 배기된다.
이것은 예를 들면, 일본국 특허 공개(평) 3-193873호 공보 등에 기재되어 있다. 그리고 스퍼터 장치 등은 일본국 특허 공개(평) 7-278801호 공보 등에 기재되어 있다. 그러나, 막 두께 등 정밀도가 요구되는 경우의 연속형 장치에서는, 성막실(진공 처리실)까지 기판 유지 치구를 이동시킨 후, 그 곳에서 회전시키는 방법이 대부분이고, 성막에 요하는 시간을 택트 타임으로 하여, 간헐 연속 운전으로 되어 있었기 때문에, 성막되는 영역을 헛되이 사용하는 것이 된다. 이것은, 광학용 각종 렌즈 또는 소형기판에서는 그다지 문제가 되지 않았다. 그 이유를 도면을 사용하여 설명한다.
도 7은, 성막 영역과 성막 대상 기판군의 이동 영역의 관계를 나타내는 도면이다. 먼저, 성막 영역 (701)이 통상 거의 원형이 된다. 종래 방법의 경우, 원형 성막 영역 (701)과 같은 크기의 원형 기판 유지 치구를 작성하고 여기에 기판을 조였었다. 즉, 여기서 말하는 성막 영역은 원형 영역 (701)의 내부였다. 그러나, 성막 대상 기판군을, 도면에서 말하면 좌측에서 우측으로 이동하면서 성막하면, 도 7의 사선 부분도 성막 영역으로서 이용할 수 있게 된다. 즉, 상술한 방법의 경우, 이용 가능한 성막 영역의 π/4 (78.5 %)의 생산성으로 생산되고 있었던 것이 된다.
또한, 원형 기판 유지 치구를 사용하는 경우는, 성막 대상 기판이 커지면 이 문제는 심각해진다. 도 8은, 예를 들면 원형 성막 영역의 직경이 1 m인 경우의 생산 장치를 사용하여, 예를 들면 대각선 길이 14 인치(35 cm)의 표시 장치용 표면 반사 방지 광학 필터(짧은 변 26 cm x 긴 변 33 cm)에 박막을 형성시킬 경우의 모습을 성막 모니터(8)의 위치에서 성막 입자 속축 (9)의 반대 방향을 향하여 본 도면이다. 이 경우, 종래의 원형 기판 유지 치구를 가장 유효하게 이용하였다 해도 상기 광학 필터는 5 장밖에 들어가지 못했다. 즉 0.785 ㎡의 잠재적 면적에 대하여, 실제로 0.26 x 0.33 x 5 = 0.429 ㎡의 성형 면적 밖에 이용하지 못한 것이 되어, 잠재적인 생산성의 약 55 %의 생산성만으로 밖에 상기와 같은 필터를 제조할 수 없었다. 또 상기와 같은 필터의 생산성을 높이고자 하면, 필요 이상으로 큰 생산 장치를 만들어야 하는 결과가 되었다.
또한, 대형 기판이 되면 될 수록, 기판의 투입 효율이 떨어진다는 문제점이 있다. 또, 같은 대형 기판을 성막하기 위해서는 종래의 방법을 사용하면, 필요 이상의 거대한 장치를 만들게 되고, 이에 수반하여 배기계도 대형화하는 문제점도 생긴다는 것을 발견하였다.
따라서, 생산성이 현저하게 낮은 장치에서 생산된 것이 된다. 이와 같이 생산성의 현저한 저하가 발생됨에도 불구하고, 도 4와 같은 방법으로 실시되어 온 것은, 이하와 같은 이유 때문이라 생각된다.
첫째로, 성막 입자 속축 또는 그 근방의 방향으로 비상하는 성막 입자에 의해 형성되는 박막의 특성이, 이것보다 떨어진 방향으로 비상하는 성막 입자에 의한 박막보다 우수하며, 성막 프로세스 감시에 가장 적절하다고 믿어온 것을 들 수 있다. 이것은, 성막 입자 속축 근방의 방향으로 비상하는 성막 입자의 수가 많고, 일반적으로 높은 운동 에너지를 갖기 때문에, 형성되는 박막의 굴절율이 높아 균질한 박막이 형성되기 때문이다. 이에 대하여, 성막 입자 속축에서 멀어지는 방향으로 비상하는 성막 입자는 수도 적고 에너지도 작으므로, 형성되는 박막의 굴절율은 작고 막 두께도 얇다.
따라서, 성막 입자 속축의 근방에 성막 모니터를 두는 것이 당연시되고, 또한 성막 대상 기판을 회전시키는 등의 연구를 하기 위해서는 기판 홀더의 중심에 성막 모니터를 두는 것이 가장 좋았다.
둘째로, 현재까지 성형 입자의 발생원이 안정되지 못하고, 1 층의 막을 성막하는데, 상부에서 몇번이고 회전시킴으로서 그 얼룩을 없애는 것이 기본 기술이라 믿어지고 있었다. 또 이 때, 성막 대상 기판을 몇번이고 성막 입자에 노출하는 수단으로서는, 회전계를 사용하는 것이 기계적으로 간단하였다.
이와 같은 기판 유지 치구의 회전 이동형 간헐 연속 장치의 생산성이 나쁜점을 극복한 종래의 예는, 통과형 연속 장치 또는 인라인형 장치라 하며, 스퍼터 수법에서, 통과형 성막 장치는 일본국 특허 공개(평) 5-106034호 공보에 의해 알려져 있으며, 증착 장치에 있어서도 최근 일본국 특허 공개(평) 6-65724호 공보 등이 있다. 이들의 경우 모두 로드록실이라는 투입실에 기판 유지 치구(기판)을 일단 대기시켜서 성막실의 진공을 해방하지 않도록 하여, 간헐 연속적으로 기판 유지 치구를 성막실에 보내는 식으로 되어 있다. 이와 같은 장치의 경우, 성막까지 성막 대상 기판군이 가열을 포함하는 진공에 노출되는 시간이 매우 짧고(고작 10 분이라든가), 수지 기판 등을 성막하는 경우에 문제가 있었다. 수지 기판의 경우, 기판을 가열하거나, 진공에 노출하는 시간을 길게 하거나 기판으로부터의 탈가스를 종종 행한다. 이 탈가스가 충분하지 못하면 수지 기판과 본 발명이 대상으로 하고 있는 바와 같은 진공 박막과의 밀착성이 불충분하거나, 성막 프로세스 중에 기판에서 가스가 발생하여 성막되어 있는 막의 프로세스 조건에 영향을 미쳐 목적하는 막을 얻을 수 없는 등의 문제가 종종 있었다. 상기한 용도에서 투명한 막을 취급하는 경우 등에서는, 가시광이 흡수되거나, 광학 박막 등의 경우에는 막의 굴절율을 변화시켜 목적하는 분광 특성을 얻을 수 없는 등의 문제가 있다. 이와 같은 문제를 해결하기 위한 수단으로서, 투입실의 투입측에 다시 진공실을 배치하는 경우도 있었으나, 장치가 너무 커져(성막 대상 기판군이 이동하는 방향으로 길게 길어져) 스페이스상 커다란 문제가 있었다.
이어서, 2 층 이상의 다층막을 성막하는 경우의 예는, 예를 들면 일본국 특허 공개(평) 7-278801호 공보 등과 같이, 복수의 처리실을 설치하여 택트타임 반송기로 기판 유지 치구를 이동시키고, 이동된 후 그 처리실에서 회전 이동 등을 행하여 성막하고, 그 후 택트타임 반송기로 기판을 이동시키는 방법에서, 성막하는 막의 종류 또는 개수만큼의 진공 처리실을 설치하여 장치가 대형이 되는 문제가 있었다. 또한, 일본국 특허 공개(평) 3-193873호 공보 등의 예에서는, 성막 입자 발생 물질을 교환하여 실시하면 좋다는 발상도 있었지만, 이와 같은 장치 구성으로는 대형의 성막 대상 기판군을 생산성 좋게 실시하기는 어렵다.
또한 통과형 연속 장치에서는, 성막 입자원을 직렬로 배치하고, 1 회의 통과 성막으로 다층막이 얻어지는 장치가 제안되어 있으나 다층막의 경우, 특히 광학 다층막 또는 광디스크 등의 다층막인 경우는, 전(前)층의 조건 또는 그 후의 층의 막의 성막 프로세스 조건이 다른 경우가 많아 목적으로 하는 막을 얻기 위한 프로세스 조건의 컨트롤이 매우 어렵다는 문제가 있었다. 이것을 해결하기 위해 일본국 특허 공개(소) 62-260059호 공보에 기재된 바와 같이 복수의 진공 처리실 사이에 오리피스 구조를 만들거나 하여 연구하는 등, 다른 막의 프로세스 조건의 분리가 매우 어렵다는 문제가 있었다.
투입실에 성막 대상 기판군을 다단으로 수납하는 장치의 예는, 일본국 특허 공개(소) 64-4472호 공보 또는 특허 공개(평) 제 3-35216호 공보 등에 기재되어 있으나, 성막실 내에 다단으로 수납할 수 있는 구조로 되어 있지 않기 때문에, 즉, 성막 대상 기판군이 수납되어 있는 투입실과 취출실이 분리되어 있기 때문에 연속 생산에 문제가 있었다. 또한, 일본국 특허 공개(소) 64-4472호 공보의 경우는 다층막을 만들기 위하여, 타겟 재료를 교환할 수 있는 기구를 가지고 있어 다층막의 성막은 가능하지만, 성막 대상 기판군을 출납하기 위하여, 투입실과 취출실을 대기압으로 하고, 그 후 성막실과 동등한 진공 조건으로 하기까지 대기해야 한다는 연속화란 점에서 문제가 있었다. 또한, 일본국 특허 공개(평) 3-35216호 공보의 경우에는, 단층 성막 장치이기는 하지만, 연속화를 위해 투입실과 취출실을 같은 기능을 갖는 것을 2 개 준비하여 연속화에 대응시키는 예는 기재되어 있으나, 이 경우에는 성막 대상 기판군이 수납되는 방향과 이것을 취출하는 방향과, 성막을 위해 통과시키는 방향이 3 차원(3 축 방향)이기 때문에, 성막 대상 기판이 이동하는 방향의 전환시에 기계의 트러블이 일어나기 쉽다는 문제와 기판을 3 방향으로 이동시키는 이동 수단을 장치에 부착하는 수단이 어려웠다. 즉, 이 이동 수단의 진공 시일을 목적한 대로 하기는 매우 어려워, 이 장치는 현실적인 문제로서 생산에 견뎌 낼 수 있는 장치라고 생각하기 어렵다.
발명의 목적
따라서, 본 발명의 목적은 박막이 성막되는 기판의 대형화, 기판의 연속화에 따른 생산 설비의 바람직하지 않은 대형화 또는 생산성의 저하를 일으키지 않는, 다층이더라도 소형의 장치로 원활하게 기판을 이동시킬 수 있는 생산성이 양호하며 다품종(많은 사이즈) 생산을 동일 생산 설비로 가능하게 하는 연속형의 박막이 부착된 기판의 제조 방법 및 제조 장치를 제공하는 것이다.
발명의 개시
상기 목적을 해결하기 위한 본 발명은,
성막 영역의 전후에 성막 대상 기판을 다단으로 수납 가능한 제 1 및 제 2의 스톡커를 갖는 성막실과, 이 성막실의 전후에 각각 성막 대상 기판을 다단으로 수납 가능한 스톡커를 갖는 투입실과 취출실을 설치하고, 성막실에서 성막 대상 기판이 성막되고 있는 동안, 다음 성막 대상 기판군을 투입실에 넣어 배기시킴과 동시에, 전회에 성막된 성막 대상 기판군을 취출실로부터 취출하는 박막이 부착된 기판의 제조 방법으로서, 성막 대상 기판을 성막 영역을 통과시키면서 성막시키는 것을 특징으로 하는 박막이 부착된 기판의 제조 방법이다. 바람직한 태양으로서는 예를 들면,
제 1 스톡커로부터 순차적으로 성막 대상 기판을 취출하여, 순차적으로 성막 영역을 통과시켜서, 순차적으로 제 2 스톡커에 넣고, 이어서 제 2 스톡커로부터 순차적으로 성막 대상 기판을 취출하여 순차적으로 성막 영역을 통과시켜서 순차적으로 제 1 스톡커에 넣음으로써 밀폐된 성막실 중에서 이동을 반복하여 성막할 수 있으며, 더욱 바람직하게는, 통과 속도를 실질적으로 정속으로 유지함으로써, 균일한 박막이 부착된 기판을 제조할 수 있다. 한편, 이와 같은 박막이 부착된 기판의 제조 방법을 실시하기 위한 장치로서,
성막 영역의 전후에 성막 대상 기판을 다단으로 수납 가능한 제1 및 제2의 스톡커를 갖는 성막실과, 이 성막실의 전후에 성막 대상 기판을 다단으로 수납 가능한 스톡커를 각각 갖는 투입실과 취출실을 가지며, 성막실, 투입실 및 취출실은 각각 독립적으로 배기 가능한 배기 수단을 가지며, 성막실은 성막 입자 발생원과, 성막 대상 기판을 성막 영역을 통과시키는 수단과, 성막 대상 기판군을 제1 스톡커로부터 통과 수단으로 순차 취출하고, 통과 수단으로부터 제2 스톡커에 넣는 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 박막이 부착된 기판의 제조 장치를 제공한다.
본 발명은, 반사 방지 필터, CRT(브라운관), LCD(액정 표시 장치), EL(일렉트로루미네센스 표시 장치), LED(발광 다이오드 표시 장치), VFD(형광 표시관), 프로젝트형 표시 장치 등의 각종 표시 장치의 전면에 부착하여 사용하는 반사 방지 광학 필터나, 그 표시 화면에 직접 부착하여 사용하는 반사 방지 필터 또는 LCD에서 사용되는 그 부품이기도 한 편광 필름에 입히는 반사 방지막, 간섭 필터, 하프 미러, 유해한 열선(적외선)을 싫어하는 파이버 광원이나 액정 프로젝터 또는 영사기, 치과용 조명 및 점포 조명 등에 많이 사용되고 있는 적외 콜드미러, IR(적외선) 커트 필터, 반도체, 액정 표시 장치에 사용되고 있는 방물(放物) 면경(面鏡), 타원 면경, 평면경용의 자외선 365, 405, 436 nm(i선, g선, h선)만을 전용으로 반사하는 UV(자외선) 콜드미러, UV 컷트 필터, 컬러 사진 현상이나 컬러 프린터, 컬러 팩스, 컬러 TV 카메라, 비디오 프로젝터에 사용되는 R(적) G(녹) B(청) 색에 대응하는 다이크로익 필터, 다이크로익 미러 등의 각종 밴드패스 필터 등의 광학 필터용 광학 박막 및 각종 표시 장치의 반사 방지막류 또는 각종 반도체, 광디스크, LCD, LCD용 컬러 필터에서 사용되는 각종 박막, 또는 최근 주목받고 있는 PDP용의 MgO막이나 LCD, 터치 패널, EC 소자, 가열 미러 등에 사용되는 ITO, SnO2, In2O3, ZnO막 등의 각종 투명 전극에 사용되는 박막이 부착된 기판의 제조 방법 및 제조 장치에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 박막이 부착된 기판의 제조 방법의 한 실시예를 측면에서 바라본 도면.
도 2는 도 1을 위에서 본 도면.
도 3은 박막이 부착된 기판의 제조 방법의 한 실시예에서의 성막 모니터의 위치를 나타내는 도면.
도 4는 종래의 박막이 부착된 기판의 제조 방법의 한 실시예를 나타내는 도면.
도 5는 종래의 박막이 부착된 기판의 제조 방법의 한 실시예에서의 기판 유지 치구(治具)를 나타내는 도면.
도 6은 종래의 박막이 부착된 기판의 연속적인 제조 방법의 한 실시예를 나타내는 도면.
도 7은 본 발명과 종래예의 성막 영역의 비교를 나타내는 도면.
도 8은 종래예에서의 기판 유지 치구에 성막 대상 기판을 세트한 한 예를 나타내는 도면.
도 9는 종전의 박막이 부착된 기판의 제조 방법의 한 실시예에서의 성막 모니터의 위치를 나타내는 도면.
도 10은 본 발명의 박막이 부착된 기판의 제조 방법의 한 실시예에서의 기판 유지 치구에 성막 대상 기판을 세트한 일례를 나타내는 도면.
도 11은 본 발명의 박막이 부착된 기판의 제조 방법의 한 실시예에서의 기판 유지 치구에 성막 대상 기판을 세트한 일례를 나타내는 도면.
도 12는 본 발명의 박막이 부착된 기판의 제조 방법의 한 실시예에서의 기판 유지 치구에 성막 대상 기판을 세트한 일례를 나타내는 도면.
도 13은 종래의 박막이 부착된 기판의 제조 방법의 한 실시예에서의 기판 유지 치구에 성막 대상 기판을 세트한 일례를 나타내는 도면.
도 14는 종래의 박막이 부착된 기판의 제조 방법의 한 실시예에서의 기판 유지 치구에 성막 대상 기판을 세트한 일례를 나타내는 도면.
도 15는 종래의 박막이 부착된 기판의 제조 방법의 한 실시예에서의 기판 유지 치구에 성막 대상 기판을 세트한 일례를 나타내는 도면.
도 16은 본 발명의 실시예 1 에서의 박막이 부착된 기판의 제조 방법에서의 반사 방지 필터의 분광 특성의 일례를 나타내는 도면.
도 17은 본 발명의 실시예 2 에서의 박막이 부착된 기판의 제조 방법에서의 반사 방지 필터의 분광 특성의 일례를 나타내는 도면.
도 18은 본 발명의 실시예 3 에서의 박막이 부착된 기판의 제조 방법에서의 반사 방지 필터의 분광 특성의 일례를 나타내는 도면.
도 19는 종래의 방법인 비교예 1 에서의 박막이 부착된 기판의 제조 방법에서의 반사 방지 필터의 분광 특성의 일례를 나타내는 도면.
도 20은 종래의 방법인 비교예 2 에서의 박막이 부착된 기판의 제조 방법에서의 반사 방지 필터의 분광 특성의 일례를 나타내는 도면.
도 21은 종래의 방법인 비교예 3 에서의 박막이 부착된 기판의 제조 방법에서의 반사 방지 필터의 분광 특성의 일례를 나타내는 도면.
도 22는 본 발명의 실시예 4 에서의 박막이 부착된 기판의 제조 방법에서의 근적외 반사 미러의 분광 투과율 특성의 일례를 나타내는 도면.
도 23은 본 발명의 실시예 5 에서의 박막이 부착된 기판의 제조 방법에서의 반사 방지 미러의 분광 특성의 일례를 나타내는 도면.
도 24는 본 발명의 박막이 부착된 기판(기판 유지 치구)의 일례이다.
부호의 설명
1a - d : 성막 대상 기판군
2 : 성막 입자 발생부위
3 : 박막 재료
4a, b : 성막 영역 한정 부재
5 : 성막 입자
6 ; 전자총
7 : 막 두께 측정 장치
8 : 성막 모니터
9 : 성막 입자 속축(束軸)
10a - d' : 성막 대상 기판
11 : 셔터
16 : 진공실
20 : 성막 영역
101, 102 : 투입실
103 : 스톡커실
104 : 성막실
105 : 스톡커실
106, 107 : 취출실
108 : 기판 유지 치구
108a - f : 기판 유지 치구군
109a - m : 성막 대상 기판군
110 : 이동 수단
111 : 기판 가열 수단
112 : 고주파 플라즈마 발생용 안테나
113a - h : 진공 펌프
114a - d : 게이트 밸브
211a - b : 이온총
212a - d : 오일 회전 펌프
218a - b : 성막 모니터
310a - d : 성막 대상 기판
310 - b : 성막 대상 기판
310 - c : 성막 대상 기판
310 - d : 성막 대상 기판
401 : 극간
402 : 원형 돔형 기판 유지 치구
403a - f : 성막 대상 기판
404 : 진공 펌프
601 : 투입실
602 : 성막실
603 : 취출실
604a - b : 기판 유지 치구
604c : 기판 유지 치구
605a - c : 성막 대상 기판군
606a - d : 게이트 밸브
701 : 원형 성막 영역
800 : 원형 기판 유지 치구
801 - 805 : 성막 대상 기판
1000 : 기판 유지 치구
1001 - 1004 : 성막 대상 기판
1100 : 기판 유지 치구
1101 - 1103 : 성막 대상 기판
1200 : 기판 유지 치구
1201 - 1202 : 성막 대상 기판
1300 : 원형 기판 유지 치구
1301 - 1308 : 성막 대상 기판
1400 : 원형 기판 유지 치구
1401 - 1405 : 성막 대상 기판
1500 : 원형 기판 유지 치구
1501 - 1508 : 성막 대상 기판
발명을 실시하기 위한 최선의 형태
이하, 본 발명의 박막이 부착된 기판의 제조 방법의 한 태양에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.
본 발명에서, 성막 대상 기판으로서는, 유리 평판이나 플라스틱 평판 또는 플라스틱 시트, 필름 등이 바람직하게 사용된다. 여기에서 말하는 플라스틱으로서는, 폴리메타크릴산계 수지, 폴리올레핀계 수지, 폴리에테르계 수지, 폴리카르보네이트계 수지, 폴리에스테르계 수지, 폴리술폰계 수지, 폴리아미드계 수지, 폴리술피드계 수지, 불포화 폴리에스테르계 수지, 에폭시계 수지, 멜라민계 수지, 페놀계 수지, 디알릴프탈레이트계 수지, 폴리이미드계 수지, 말레이미드계 수지, 폴리포스파젠계 수지, 우레탄계 수지, 폴리아세트산비닐계 수지, 폴리비닐알코올계 수지, 스티렌계 수지, 염화비닐계 수지, 섬유소계 수지, 디에틸렌글리콜비스알릴카르보네이트 중합체(CR-39) 등이다. 이러한 성막 대상 기판에 박막을 형성한 후, 광학 필터 또는 표시 장치의 반사 방지막으로서 사용하는 경우에는, 성막 대상 기판은 투명 또는 반투명의 것이 바람직하게 사용된다. 최근의 표시 화면의 콘트라스트를 향상시키거나, 화면을 보기 쉽게 하기 위하여 투과율을 30 내지 70 % 정도로 하거나, 또한 색에 대하여 선택 투과성을 갖게 한 것이 바람직하게 사용된다. 표시 화면의 색을 손상시키지 않는 정도의 회색계의 색이 더욱 바람직하다.
먼저, 고정된 성막 모니터를 사용하는 경우에 대해 설명한다.
성막 대상 기판이 대형인 경우일수록 본 발명의 효과가 크다. 성막 대상 기판의 짧은 변이 성막 영역 폭의 1/5 이상 또는 20 cm 이상인 경우에 적합하며, 26 cm 이상의 경우 더욱 적합하다.
또, 도 9와 같이, 성막 대상 기판을 이동 방향으로 열을 이루도록 배치하고, 이 성막 대상 기판의 열을 복수 나열하고 동시에 성막 입자에 노출시키면서 박막을 형성하여도 좋다. 또한, 성막 대상 기판의 열은 성막 대상 기판이 직선상으로 나열되어 있을 뿐아니라, 원과 같은 곡선을 따라 성막 대상 기판을 나열한 것이어도 좋다. 예를 들면, 성막 대상 기판을 원을 따라 나열하고, 성막 중에 이러한 기판을 상기 원을 따라 회전시켜 동일한 기판이 성막 영역을 반복하여 통과하도록 하여도 좋다.
또, 성막 영역이란 성막 기판의 성막면과 실질적으로 동일한 면에서, 박막을 형성하는데 충분한 양의 성막 입자에 노출되는 영역을 말한다. 즉, 성막 대상 기판이 복수의 열을 이루도록 배열하는 경우는, 그 기판 영역과 그 극간 및 그 주변의 합계 영역이 상기 성막 영역이라는 것이 된다(도 9의 성막 영역 (20)).
또, 본 발명에 있어서 성막 모니터를 고정하여 설치하는 위치는, 성막 영역의 외측(즉, 성막 영역 한정 부재의 뒤측 등)으로 할 수 있다. 이 조건을 만족하면, 성막 대상 기판의 배치 등에 제약을 부과하지 않고, 모니터 박막의 막 두께와 성막 대상 기판에 성형되는 박막을 상관시킬 수 있다. 더우기, 성막 입자의 발생원과 성막 모니터 사이에 개재하는 것을 없앨 수 있기 때문에, 성막 대상 기판에 성형되는 박막과 동등한 모니터 박막을 형성할 수 있으며, 좋은 정밀도로 성막 프로세스를 제어할 수 있다. 물론 성막 모니터는 성막 영역 내에서 기판영역 외에 설치할 수도 있다.
도 1은, 본 발명의 박막이 부착된 기판의 제조 방법 및 제조 장치의 한 실시 태양을 나타낸다. 이 실시 태양은, 투입실 (102), 제 1 스톡커실 (103), 성막실 (104), 제 2 스톡커실 (105), 취출실 (106)을 연결하여 배치되어 있다. 또한, 제 1 스톡커실 (103)과 제 2 스톡커실 (105)는 성막실과 게이트 밸브로 구분되어 있지 않으며 같이 밀폐된 진공실로 이루어진다. 따라서, 성막실 (104) 중에 제 1 스톡커실 (103)과 제 2 스톡커실 (105)는 성막실 (104)에 포함되는 것으로 한다. 성막 대상 기판 (109)는, 기판 유지 치구군 (108)로 조여 있다. 1 성막 단위는 예를 들면 20 개의 기판 유지 치구군 (108)로 이루어지며, 이 1 실내에는 이 성막 단위가 수납 가능하게 되어 있다.
성막 대상 기판의 움직임에 주목하여, 아래에 성막 공정의 한 예를 설명한다. 아래의 A 공정에서 I 공정이 주로 이루어진다.
A 공정 : 제 1의 기판 유지 치구군 (108)을 투입실 (102)에 투입하여 위치를 잡은 상태에서 투입실 (102)와 성막실 (104)와 취출실 (106)을 배기하는 공정.
B 공정 : 투입실 (102)를 대기에 대하여 차폐한 상태에서 제 1의 기판 유지 치구군 (108)을 순차 제 1 스톡커실 (103)으로 이동시키는 공정.
C 공정 : 투입실 (102)와 성막실 (104)와 취출실 (106)을 차폐한 상태에서, 투입실 (102)을 대기에 개방한 후, 제 2의 기판 유지 치구군 (108)을 투입하여 투입실 (102)를 배기하는 동안, 성막실 (104)에서 제 1 스톡커실 (103)으로부터 제 1의 기판 유지 치구군 (108)을 하나씩 제 1 스톡커 (103)에서 취출하여, 이동 수단 (110)에 얹어 순차 이동시키면서 예를 들면, 20 개의 성막 대상 기판군 (109)을 성막 입자 (5)에 노출되는 성막 영역을 통과시키고, 순차 이동 수단 (110)으로부터 제 2 스톡커실 (105)에 투입시켜 예를 들면, 20 개의 기판 유지 치구군 (108) 전부를 제 2의 스톡커실로 이동하는 공정.
D 공정 : 투입실 (102)와 취출실 (106)을 대기에 대하여 차폐한 상태에서 제 1 기판 유지 치구군 (108)을 제 2 스톡커실 (105)로부터 취출실 (106)으로 순차 이동시키는 동안, 제 2의 기판 유지 치구군 (108)을 투입실 (102)로부터 제 1 스톡커실 (103)으로 순차 이동시키는 공정.
E 공정 : 투입실 (102)와 성막실 (104)와 취출실 (106)을 차폐한 상태에서, 취출실 (106)을 대기에 개방하여 제 1의 기판 유지 치구군 (108)을 취출한 후, 취출실 (106)을 배기하는 동안, 투입실 (102)를 대기에 개방하고, 제 3의 기판 유지 치구군 (108)을 투입실 (102)에 투입하여, 투입실 (102)를 배기하는 동안, 성막실 (104)에서 제 1 스톡커실 (103)으로부터 제 2의 기판 유지 치구군 (108)을 하나씩 제 1 스톡커 (103)에서 취출하여, 이동 수단 (110)에 얹어 순차 성막 영역을 통과시키면서 예를 들면, 20 개의 성막 대상 기판군 (109)을 성막하고, 순차, 이동 수단 (110)으로부터 제 2 스톡커실 (105)에 투입시켜 예를 들면, 20 개의 기판 유지 치구군 (108) 전부를 제 2의 스톡커실 (105)로 이동하는 공정.
F 공정 : 투입실 (102)와 취출실 (106)을 대기에 대하여 차폐한 상태에서 제 2 기판 유지 치구군 (108)을 제 2 스톡커실 (105)로부터 취출실 (106)으로 순차 이동시키는 동안, 제 3의 기판 유지 치구군 (108)을 투입실 (102)로부터 제 1 스톡커실 (103)으로 순차 이동시키는 공정.
G 공정 : 투입실 (102)와 성막실 (104)와 취출실 (106)을 차폐한 상태에서, 취출실 (106)을 대기에 개방하고, 제 2 기판 유지 치구군 (108)을 취출한 후, 취출실 (106)을 배기하는 동안, 투입실 (102)를 대기에 개방하고, 제 4 기판 유지 치구군 (108)을 투입실 (102)에 투입하여, 투입실을 배기하는 동안, 성막실 (104)에서 제 1 스톡커실 (103)으로부터 제 3의 기판 유지 치구군 (108)을 하나씩 제 1 스톡커 (103)에서 취출하여, 이동 수단 (110)에 얹어 순차 성막 영역을 통과시키면서 예를 들면, 20 개의 성막 대상 기판군 (109)을 성막 입자 (5)에 노출하여 성막하고, 순차 이동 수단 (110)으로부터 제 2 스톡커실 (105)에 투입시켜 예를 들면, 20 개의 기판 유지 치구군 (108) 전부를 제 2의 스톡커실 (105)로 이동하는 공정.
H공정 : F 내지 G 공정을 n 회 반복하는 공정( n은 임의의 회수).
또, 본 발명에서의 성막 공정에는, 다음과 같은 처리를 포함시킬 수 있다. 예를 들면, 성막과 처리를 교대로 실시할 수도 있다. 여기서 처리란, 산소 플라즈마, 각종 가스 플라즈마, 이온총에 의한 산소 이온 또는 아르곤 이온 등의 조사에 의한 기판 처리 등을 들 수 있다. 이 처리는, 성막 대상 기판과 성막 물질, 또는 성막 물질과 성막 물질의 밀착력 향상의 목적 등으로 사용된다.
또한, 성막 공정은 예를 들면, 전자총 (6)으로부터 발사된 전자선에 의해 박막 재료 (3)의 성막 입자 발생 부위 (2)를 연속적으로 가열하고, 이로부터 성막 입자를 발생시킨다. 이 때, 처음에는 셔터 (11)이 닫혀 있어, 성막 입자는 성막 대상 기판에 도착할 수가 없다. 성막 입자 발생 부위 (2)의 온도가 정상 상태에 달하면 성막 입자의 발생 강도도 정상 상태에 달한다. 이것을 확인하고 셔터 (11)를 연다. 성막 모니터로 성막이 안정하게 실시되어 있는지를 확인한 후, 기판 유지 치구군 (108)을 도 1의 예를 들면, 좌측에서 어떤 속도로 우측으로 이동시킨다. 이 때, 성막 모니터의 정보를 바탕으로 이동 속도를 가변으로 하는 것이 바람직한 경우가 있다. 성막 입자 발생 부위 (2)에서 발생한 성막 입자는, 성막 입자 속축 (9)의 방향을 중심으로 하는 방향으로 방사상으로 비상하여, 성막 대상 기판군 (109)의 각 기판에 이른다. 또, 일부의 성막 입자는 성막 모니터 (8)에 도달한다.
모니터 박막의 막 두께는, 성막 대상 기판군의 각 기판에 형성된 박막의 막 두께와 일정한 상관 관계를 갖는 막 두께가 되도록 배려한다. 이상적으로는, 예를 들면, 20 개 군의 성막 대상 기판군 (109)에 박막을 형성했을 때에는, 성막 모니터 (8) 상의 모니터 박막의 막 두께는 성막 대상 기판군 (109)에 형성된 박막의 20 배의 막 두께가 된다. 실제로는, 이와 같은 대응 관계는 실험에 의해서 엄밀히 구해진다. 또, 이 결과에 의해 성막 모니터 (8)의 모니터 박막의 막 두께의 단위 시간당 변화와, 성막 대상 기판군 (109)에 형성된 박막의 막 두께의 단위 시간당 변화의 대응 관계가 구해진다.
이 박막의 막 두께 측정 결과에 따라, 성막 중의 성막 속도 또는 형성되는 박막의 굴절율 등의 특성을 조절한다. 성막 대상 기판군 (109)의 예를 들면, 20 개째의 마지막 기판 유지 치구군 (108)의 예를 들면, 20 개째가 성막 영역을 통과했음을 확인한 후, 셔터 (11)을 닫고 성막을 종료한다는 성막 프로세스의 제어를 실시한다.
또한, 다층막을 성형할 때는, 기판 유지 치구군 (108)을 제 1 스톡커실 (103)으로부터 이동 수단 (110)으로 순차 이동하고, 이동 수단 (110)에 얹어 수차 이동시키면서 예를 들면, 20 개의 성막 대상 기판군 (109)를 성막 입자 (5)에 노출시켜서 성막하고, 순차 이동 수단 (110)으로부터 제 2 스톡커실 (105)로 투입시켜 예를 들면, 20 개의 기판 유지 치구군 (109) 전부를 제 2 스톡커실 (105)로 이동하는 공정 후, 성막 입자 발생원의 물질을 교환하여, 이번에는 반대 방향으로 기판 유지 치구군 (108)을 제 2 스톡커실 (105)로부터 이동 수단 (110)으로 순차 이동하고, 이동 수단 (110)에 얹어 순차 이동시키면서 예를 들면, 20 개의 성막 대상 기판군 (109)을 성막 입자 (5)에 노출시켜 성막하고, 순차 이동 수단 (110)으로부터 제 1 스톡커실 (103)으로 투입시켜 예를 들면, 20 개의 기판 유지 치구군 (108) 전부를 제 1 스톡커실 (105)로 이동한다. 이것을 반복하게 된다. 이동 회수가 짝수일 때는 마지막 성막이 종료된 후, 이동 수단 (110)에 기초 유지 치구군 (108)을 얹어 이동시킬 때에 성막 입자에 노출되지 않도록하여 도면의 좌측에서 우측으로 이동하면, 상기와 동일한 공정이 가능하다.
도 3은 성막 모니터를 고정하여 설치하는 위치를 나타내는 도면이다. 성막 모니터 (8)을 성막 영역의 외측에 배치하여 모니터 박막의 막 두께를 측정하는 것을 제외하고는 도 9에 나타낸 종래의 박막이 부착된 기판의 제조 방법과 동일하다. 성막 모니터 (8)은, 성막 대상 기판 (310)의 진행 방향과 성막 입자 속축 (9)의 양측에 수직인 방향으로 기판 영역 (20)에서 떨어진 위치에 배치되고 있다. 성막 모니터 (8)이 이 위치에 배치되어 있기 때문에 도 9의 경우에 비해 2 배 이상의 크기를 갖는 성막 대상 기판 (310)에 박막을 형성할 수가 있다. 또, 이 실시 형태와 같이 성막 대상 기판의 열의 외측에 성막 모니터를 설치하면, 성막 모니터와 성막 입자 발생원사이의 거리를, 성막 대상 기판과 성막 입자 발생원의 거리와 근사하게 할 수 있어 바람직하다.
또한, 성막 모니터에 형성되는 모니터 박막의 성막 조건이 성막 대상 기판에 형성되는 박막의 성막 조건과 근사한 것이 바람직하다. 목적으로 하는 박막의 특성에도 기인하지만, 예를 들면, 굴절율, 밀도, 전기적 특성 등의 물리적 특성 및 막 두께가 기판 영역 내와 근사한 모니터 박막을 얻는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같이, 모니터 박막의 성막 조건이 성막 대상 기판에 형성되는 박막과 근사하기 위해서는, 모니터 위치를 WO95/33081호 공보에 기재된 것과 같이 하면 더욱 바람직하다.
이 박막의 막 두께 측정 결과를 바탕으로, 성막 중의 성막 속도 또는 형성되는 박막의 굴절율 등의 특성을 조절하거나, 소요되는 막 두께가 얻어졌을 때에 셔터 (11)을 닫고, 성막 프로세스를 종료하는 성막 프로세스의 제어를 실시한다.
또, 본 발명에서 성막 영역 한정 부재란, 성막 입자의 발생원과 성막 대상 기판의 사이에 있어 성막 입자의 비상 범위를 제한하는 기능을 갖는 부재이다. 예를 들면, 도 1에 나타낸 성막 영역 한정 부재 (4) (성막 영역의 기판 진행 방향의 크기 또는 형상을 한정하는 판. 도 2에서 성막 영역 (20)이 실감기형으로 되어 있는 것은, 반월형의 성막 영역 한정 부재에 의해 성막 영역이 한정되어 있기 때문이다.)과 같은 것이 사용된다. 성막 영역 한정 부재의 성막 입자원 측에는, 성막 영역과 동등한 성막 조건이 얻어지기 때문에, 이 위치에 성막 모니터를 설치하여 모니터 박막의 막 두께를 측정하면, 성막 대상 기판 박막의 막 두께와의 상관 관계를 알기 쉬워 바람직하다. 또한, 성막 영역 한정 부재를 성막 모니터로 하고, 이것에 형성되는 모니터 박막의 막 두께를 측정하여도 좋다.
성막 모니터가 이동 가능한 경우에 대해서는, WO 95/33081호 공보에 기재되어 있으며, 본 발명에서도 사용할 수 있다.
본 발명에서 성막 대상 기판을 성막 영역을 통과시키면서 성막시킨다는 의미는, 성막 대상 기판이 성막 영역을 통과하여 끝날 때까지 정지하지 않는 것을 의미한다. 통과 중에 정지하면, 성막 입자에 노출되는 시간에 통과 방향의 얼룩이 생겨서 균일한 박막을 얻기가 어려워진다. 따라서, 통과 속도가 일정한 것이 특히 바람직하다. 단, 조금씩의 간헐적인 이동이거나, 통과 시간에 부분 차이가 없는 짧은 시간의 정지는 허용된다. 즉, 정지가 있어도 통과 방향에 대하여 성막 입자에 노출되는 시간이 필요 이상 변동이 생기지 않을 경우이면, 그것은 성막 영역을 통과시키면서 성막시킨다는 정의에 반하는 것은 아니다. 통과 시간의 부분 차이는, 다른 조건도 기인하지만, 20 % 이하, 바람직하게는 10 % 이하, 특히 바람직하게느 5 % 이하이다. 정속이면 바람직하지만, 모니터 막 두께에 따라 통과 속도를 자동 제어하면, 필연적으로 작은 속도 변화가 생기게도 된다.
본 발명에서 박막은 어떠한 것이어도 좋으나, 광의 반사 또는 투과 특성을 제어하는 광학 박막이나, 플라스틱 기판 등의 표면 강도를 높이기 위한 하드 코트, 또는 절연막 또는 도전성막 등이 바람직하게 사용된다. 그 중에서도, 박막을 정밀하게 제어할 필요가 있는 광학 박막이 특히 적합한 본 발명의 적용 대상이다. 특히, 각종 표시 장치의 반사 방지막은, 성막 대상 기판이 대형인 것이 많으며, 더욱이 다층이기 때문에 적합하다. 특히 최근 주목받고 있는 표시 화면의 대각선 길이가 28 인치 내지 60 인치라는 대형 표시 화면이 박형으로 비교적 용이하게 실형되는 PDP의 용도의 예에서는, 전면에 부착하여 사용되며, 콘트라스트 향상, 외관 반사 방지, 적외선 커트, 전자파 커트 등을 목적으로 하는 반사 방지 광학 필터 또는 스퍼터 수법에서는 어렵다는 MgO 성막으로, 택트 타임이 다른 공정과 일치하는 만큼의 고속 성막을 실현하는 방법으로도 주목된다.
또, 본 발명에서 모니터 박막의 막 두께 측정 방법으로서는, 성막 모니터 등을 성막 입자속 내부에 놓고, 그 위에 형성된 박막의 막 두께를 광간섭법 또는 에너지 흡수법으로 측정하는 방법이나, 모니터의 기계적 공진 주파수의 변화를 측정하는 방법, 그리고 박막이 전도성을 갖는 경우에는, 그 전기 저항을 측정하는 방법 등이 바람직하게 사용된다. 박막이 광학 박막인 경우에는, 측정 정밀도의 점에서 광간섭법이 바람직하다.
광간섭법에 의한 막 두께의 측정에는, 예를 들면, 특정 파장의 광을 모니터에 조사하고, 여기에서의 광의 반사 강도 또는 투과 강도를 측정하는 방법 등이 사용된다. 이것은, 박막의 굴절율과 막 두께에 따라 광의 간섭 모양이 달라지며, 광의 반사율이나 투과율이 성막 중에 주기적으로 변화하는 것을 이용하는 것으로, 예를 들면, 반사광 강도의 극대나 극소를 파악하여 막 두께를 측정한다. 이 경우, 막 두께 뿐만 아니라 굴절율의 영향도 동시에 측정 결과에 반영되는데, 광학 박막의 경우에는 박막의 막 두께 그 자체가 아니고, 박막 내부의 광학적 광로(光路) 길이를 특정치로 하는 것을 목적으로 할 경우가 많아 오히려 바람직하다.
광간섭법을 사용하는 경우는, 간섭광의 강도가 막 두께에 대하여 주기적으로 변화하는 것을 이용하여 성막 프로세스를 제어하는 것이 바람직하게 실시된다. 즉, 박막 내의 광학적 광로 길이(박막과 굴절율의 곱에 비례한다)가 측정광의 파장 λ의 1/4 배의 정수배인 경우에 간섭광의 강도가 극치를 갖기 때문에, 이 조건이 만족될 때에 성막을 중지하면, 박막 내의 광학적 광로 길이는 측정광의 1/4 배의 정수배가 된다는 것이 보증된다. 따라서, 간섭광의 강도의 절대치에 의해 제어하기보다도 재현성이 양호하게 막 두께를 측정할 수 있다.
또, 반사광의 강도의 시간 변화를 계산하여, 이것을 광학적 막 두께(박막의 굴절율 x 물리적 막 두께)의 시간 변화, 즉 박막의 퇴적 속도로서 프로세스 조건을 제어하는 것도 바람직하게 사용된다.
또한, 박막이 수 ㎛ 이상의 막 두께를 갖거나, 박막의 광 투과율이 낮을 때는, 수정 발진자의 기계적 공진 주파수의 변화를 측정하는 방법이 바랍직하게 사용된다.
반응성 이온 플레이팅, 스퍼터링 등의 수법인 경우는, 플라즈마를 이용한 에너지 흡수법을 종종 바람직하게 사용한다.
본 발명에 있어서, 성막 입자를 발생시키는 성막 프로세스로서는, 진공 증착, 이온 어시스트 증착, 이온 플레이팅, 스퍼터링 또는 어블레이션 등이 바람직하게 사용된다.
진공 증착이란, 예를 들면 진공 중에서 박막 재료를 가열하여 증발 또는 승화시켜, 그 증기를 비교적 저온의 성막 대상 기판 위로 수송하여 응축 및 석출시킴으로서 박막을 형성하는 방법이다. 박막 재료의 가열은 예를 들면, 전자선 등의 하전 입자선을 박막 재료의 표면에 조사하여 실시한다.
이온 어시스트 증착이란, 상기 진공 증착시, 이온총을 사용하여 여기된 산소 또는 아르곤 등의 가스 이온을 성막 대상 기판에 가속하여 조사하면서 증착하는 방법이다.
이온 플레이팅이란, 예를 들면, 글로우 방전 등의 플라즈마 중에서, 전위가 바이어스된 성막 대상 기판에 대하여 실시되는 진공 증착이며, 성막 대상 기판에 대하여 성막 입자 발생원의 반대 측에 전극을 놓고, 플라즈마 중에서 전리된 이온 입자를 끌어 모으는 것이다. 스퍼터링이란, 진공 분위기 중에서 이온, 분자나 원자 등의 고에너지 입자선을 박막 재료의 표면에 조사하고, 이 에너지를 박막 재료의 성막 입자(원자, 분자, 또는 그 크러스터)에 직접 제공하여, 가열에 의하지 않고, 진공 분위기 중에 방출시키는 것이다. 또, 어블레이션은 같은 에너지의 공급을 광을 사용하여 실시하는 것이다.
이들은 모두 진공 중에 박막의 재료 입자를 비상시키는 수단이며, 성막 입자원으로부터 특정 방향(예를 들면, 성막 입자 발생원면의 법선 방향 등)을 중심으로하는 방향으로 방사상으로 확대되는 성막 입자를 발생시키는 것이다. 이 성막 입자의 비상 중심이 되는 방향축을 성막 입자 속축이라 한다. 일반적으로, 성막 입자 속축을 따른 방향으로 가장 다수의 성막 입자가 비상하며, 이 축으로부터 떨어질수록 성막 입자의 수가 작아지며, 동시에 성막 입자가 갖는 운동 에너지가 작아지는 경향이 있다.
성막 입자가 갖는 운동 에너지는, 성막 대상 기판에 형성되는 박막의 굴절율 등의 특성에 영향을 미치는 경우가 많다. 일반적으로 성막 입자의 운동 에너지가 높을수록, 굴절율이 높은 균질한 박막이 형성된다. 또, 성막 입자의 비상 방향이 성막 대상 기판 상의 성막의 형성 방향, 즉 기판면의 법선 방향에 가까울수록 형성되는 박막의 굴절율이 높아진다. 따라서, 성막 영역의 중앙부(성막 입자 속축 근방)에서 형성되는 박막은 굴절율이 높고, 성막 영역의 외부 가장자리에 가까울수록 굴절율이 낮아진다. 동시에 상술한 바와 같이 성막 입자의 수도 적어짐으로 막 두께도 얇아진다.
본 발명에 있어서, 성막 프로세스를 제어하는 방법으로서는,
(1) 성막 대상 기판 또는 성막 대상 기판군이 성막 입자에 노출되는 범위의 성막 대상 기판의 진행 방향의 길이를 제어하는 방법.
(2) 성막 대상 기판 또는 성막 대상 기판군이 성막 입자에 노출되는 범위를 통과하는 시간에 의해 제어하는 방법.
(3) 성막 대상 기판 또는 성막 대상 기판군이 성막 입자에 노출되는 범위에 단위 시간당 도달하는 성막 입자량에 의해 제어하는 방법.
(4) 성막 대상 기판 또는 성막 대상 기판군의 표면 온도에 의해 제어하는 방법. 등이 있다.
먼저 (1)의 방법을 사용한 성막 프로세스의 제어에 대하여 설명한다. 성막 대상 기판에 형성되는 박막의 막 두께는, 기본적으로 기판의 표면에 달하는 성막 입자의 단위 시간당 성막 입자수와, 그 표면이 성막 영역에 있는 시간의 곱에 비례한다. 따라서, 성막 영역의 기판 진행 방향의 크기를 조정함으로서, 성막 대상 기판에 형성된 박막의 막 두께를 제어할 수 있다.
다만, 성막 대상 기판을 성막 영역을 통과시키면서 성막하기 위해, 성막 대상 기판의 동일한 표면 부위가 성막 입자속(束)을 가로 지르면서 형막된다. 상술한 바와 같이 성막 입자속 내부에도, 성막 입자 속축 근방과 주변에서는 성막 입자 수 등의 조건이 다르다. 따라서, 성막 대상 기판 중에서도 성막 중에 성막 입자 속축의 근방을 통과하는 부위와 주변부만을 통과하는 부위는, 같은 시간 만큼 성막 영역에 노출되어도 동일한 막 두께 또는 물리적 특성이 달라진다. 이 때문에, 도 3에 나타낸 성막 영역 (20)과 같이, 성막 영역의 형상은 일반적으로 실감기형으로 하는 것이 바람직하다. 따라서, 반달상의 형상을 한 성막 영역 한정 부재를 성막 입자의 비상 경로에 놓음으로써, 성막 영역의 형상을 기판의 진행 방향으로 호를 그리는 실감기상의 형상으로 보정하는 것이 바랍직하게 실시된다. 또, 이 성막 영역 한정 부재는, 예를 들면 우선 이른바 여현칙(余弦則, 성막의 막 두께가 성막 입자의 비상 방향과 성막 입자 속축을 이루는 각도의 여현의 3 곱 또는 4 곱에 비례한다는 법칙)에 따라 제작하고, 이것을 이용하여 만족스런 막 두께 및 굴절율의 분포를 얻을 때까지 성막의 실험을 반복하여, 최종적인 형상을 결정하는 등으로 하여 제작한다. 또한, 이 성막 영역 한정 부재를 상하 또는 기판의 진행 방향으로 이동시킴으로서, 박막 막 두께를 제어하는 것도 바람직하게 실시된다. 또한, 성막 입자 발생 물질이 다른 경우에는, 비상 분포가 다르기 때문에 그 종류별로 이 성막 영역 한정 부재를 교환하는 것이 바람직하게 실시된다.
이어서, (2)의 방법을 사용한 성막 프로세스의 제어에 대하여 설명한다. 이것은 구체적으로는, 성막 대상 기판의 이동 속도를 성막 모니터에 성막되는 막 두께에 따라 변화시키는 것이다. 이것은, (1)의 방법과 마찬가지로 성막 대상 기판의 표면이 성막 입자에 노출시키는 시간의 길이를 제어하는 것이다. 일반적으로 성막원으로부터 비상하는 성막 입자량 또는 그 운동 에너지는, 진공 용기의 상태 즉 진공도, 용기의 오염 상태, 투입하는 기판으로부터의 탈가스 효과에 의해 변화한다. 그 때문에, 이들에 의한 성막의 변동을 이동 속도에 의해 박막이 균일하게 부착되도록, 모니터 막 두께의 변화(즉 성막 속도)를 감시하면서 변화시킨다. 예를 들면, 성막 속도가 빠르면, 이동 속도를 빠르게 하고, 반대로 성막 속도가 느리면 이동 속도도 늦추는 제어가 바람직하게 실시된다.
이어서, (3)의 방법을 사용한 성막 프로세스에 대하여 설명한다. 이것은 막 두께 모니터에서의 감시 막 두께에 따라, 발생원에 투입되는 에너지를 조절하는 방법이다. 이것에 의해, 성막 영역에 달하는 단위 시간당 성막 입자수 또는 성막 입자의 에너지를 제어할 수가 있다. 예를 들면, 박막 재료의 성막 입자 발생 부위에 전자총에 의해 에너지를 제공할 경우, 성막 속도가 빠르면 전자총의 필라멘트 전류를 작게 하고, 성막 속도가 늦으면 전자총의 필라멘트 전류를 크게 하는 방법에 의해, 성막 프로세스를 제어할 수 있다. 이 방법의 경우, 모니터 박막의 막 두께를 측정함으로서 프로세스의 피드백 제어를 행할 수 있다.
이어서, (4)의 방법을 사용한 성막 프로세스에 대하여 설명한다. 성막 영역에 달하는 성막 입자의 수가 같아도, 성막 대상 기판의 표면 온도가 높으면 성막 속도가 높으며 형성되는 박막의 종류에 따라서는 굴절율이 높아진다. 이 성질을 이용하여, 성막 대상 기판의 표면 온도에 의해 성막 속도 또는 굴절율 등의 성막 프로세스의 제어를 실시할 수 있다. 여기서 히터로서는, 종종 광의 복사를 이용하는 할로겐 램프나 적외 복사 및 열전도를 주목적으로 한 시즈 히터(마이크로 히터)나, 니크롬 히터를 바람직하게 사용한다. 제어기로서는, 투입/차단 제어기도 좋으나, PID 제어가 가능한 제어기가 바람직하게 사용된다.
또, 성막 모니터의 모니터 박막의 막 두께를 감시함으로서, 성막 프로세스의 성막 속도를 측정하고, 얻어진 성막 속도를 바탕으로 성막 프로세스를 제어하는 것이 바람직하다. 발명자들의 발견에 의하면, 성막 속도는 형성되는 박막의 물리적 특성과 상관 관계를 갖는 경우가 적지 않다. 예를 들면, TiO2의 성막에 있어서는, TiO2는 성막 입자의 발생원에서 용융 상태로 TiO2가 되어 진공 중으로 비상하고, 비상 중 또는 기판 상에서 O2와 산화 환원 반응을 일으켜 TiO2의 막을 형성한다. 이와 같은 산화 환원 반응은, Ti3O2입자가 갖는 운동 에너지에 의해 크게 영향을 받는다.
성막 입자의 운동 에너지는, 성막 입자의 비상 속도와 1 대 1의 대응 관게를 갖는 물리량이며, 성막 속도와 강한 상관 관게를 갖는다. 본 발명자들은, 이와 같은 막의 성막에는, 성막 속도를 제어함으로써 바람직한 물리 특성을 갖는 박막을 형성할 수 있다는 것을 알아냈다. 예를 들면, 특정 성막 속도일 때는 흡수가 없고, 굴절율이 높은 박막을 형성할 수 있는 경우가 있다. 이와 같은 경우는, 성막 속도를 최적값으로 안정화하는 것이 바람직하다. 또한, 성막 속도를 주기적으로 변화시킴으로써, 박막의 물리적 특성에 주기적인 변화를 제공할 수 있는 경우도 있다. 이와 같이, 성막 속도에 의해 물리적 특성을 제어할 수 있는 박막 재료 물질로서, 최근 LCD 등에 사용되고 있는 ITO(인듐 주석 산화물), SnO2, In2O3, ZnO, MgO 등이 바람직하게 사용된다.
본 발명에서, 박막 분포나 막 성능 분포를 컨트롤하는 방법으로써 성막 입자 발생원에 대한 연구를 하는 것이 바람직하게 실시된다. 즉, 성막 막 두께 분포나 막의 성능 분포를 시간적으로 일정하게 유지하도록, 성막 입자 발생 부위에 성막 입자 발생 물질을 어느 속도로 연속적으로 이동시켜, 용융부 형상의 시간적 변화를 없애는 수법이 바람직하게 사용된. 이에 따라 반사 방지 광학 필터의 예와 같은 정밀도를 요하는 광학 박막의 성막에 대하여 성막 대상 기판군 통과 방향의 성막 막 두께 분포나 막의 성능이 보증되게 된다.
본 발명에 있어서, 처리가 특히 증착법인 경우, 성막 대상 기판이 수지인 경우에 특히, 성막 대상 기판과 성막 입자의 발생원과의 거리가 500 mm 이상이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 800 mm 이상 떨어지는 것이다. 500 mm보다도 짧으면 수지 기판 등을 성막시키는 경우에, 성막 입자의 발생원으로부터의 복사열의 영향이 커서 열 항복이 되는 경우가 있었다. 또, ITO 성막이나 MgO 성막 등의 경우에 반응성 증착법을 자주 사용하는데 산소 가스와의 반응이 불충분하기 때문에, 색흡수를 갖는 막이 되어버리는 경우도 있었다. 또한, 성막 입자의 발생원 편차의 영향을 받기 쉬우며, 막 두께 얼룩의 원인이 되기도 하였다.
또, 본 발명에 있어서는, 스톡커가 성막실에 있다. 이것은, 특히 수지계의 기판을 취급하는 경우, 높은 진공 영역에 성막 대상 기판을 오래동안 유지 가능하게 되므로 기판의 가열이나 가스 배출을 충분히 할 수 있어, 매우 물성이 우수한 막이 된다. 또한, 성막 대상 기판의 이동이 원활히 이루어진다는 이점도 있다.
본 발명에 있어서, 다단의 스톡커의 구조는, 성막 대상 기판군의 성막 영역 이동 방향에 대하여, 직각 방향에 다단으로 되으며 성막 대상 기판군의 취출 및 투입 방향은, 그 성막 대상 기판군의 성막 영역 이동 방향과 동일한 것이 바람직하다. 스톡커를 다단으로 수납하는 방향과, 스톡커로부터의 성막 대상 기판군의 취출 및 투입 방향과, 성막 대상 기판군의 성막 영역 이동 방향이 3 차원(3 축 방향)이면, 성막 대상 기판군의 방향 전환시에 복잡한 기구(機構)가 필요해지며 이 기구를 진공에 도입하기 위하여 구동부의 진공을 밀폐한다는 점에서 매우 어렵다.
본 발명에 있어서는, 성막 대상 기판군의 성막 영역 이동 방향에 대하여, 직각 방향에 다단으로 되어 있으며 성막 대상 기판군의 취출 및 투입 방향은, 그 성막 대상 기판군의 성막 영역 이동 방향과 동일하기 때문에, 다단의 스톡커 기판(기판 유지 치구)의 조임부와 다단의 스톡커에서 기판(기판 유지 치구)의 취출 및 투입부가 대개 동일한 평면에서 기판의 이동을 실시하고, 그 취출 방향으로 기판(기판 유지 치구)을 이동시키면, 성막 영역에 기판을 노출하는 것이 가능하기 때문에, 기구상의 무리는 없다. 예를 들면, 스톡커를 상하 구동하여, 기판(기판 유지 치구)의 취출 및 투입 방향과 기판(기판 유지 치구)의 성막 영역 방향이 수평인 경우를 예를 들어 설명한다. 스톡커의 일부가 기판(기판 유지 치구)을 도 24에서의 변 XY부와, 변 ZW부에서 받는 구조로 되어 있어, 기판의 취출 및 투입의 방향과 기판의 성막 영역 이동 방향을 일치시키고, 이 방향으로 롤러를 나열해 두면, 스톡커의 상하 이동으로 기판(기판 유지 치구)의 도면에서의 변 XW부와, 변 YZ부를 이 롤러로 받을 수 있으므로, 기판의 이동이 매우 원활히 실시되는 이점이 있다. 진공의 밀폐는 상하 구동을 하기 위한 구동축을 넣는 진공 밀폐와, 수평 운송을 하기 위한 구동축을 넣는 진공 밀폐로 구성되므로, 매우 설계하기가 쉬우며 보수하기도 용이하다. 또, 생산상의 트러블도 발생되기 어렵다.
또한, 이 경우, 수평 운송부가 롤러에 의해 이루어지기 때문에, 롤러의 구동은 서브 모터를 이용하는 것이 가능하며, 매우 좋은 정밀도의 기판 운송 속도를 얻을 수 있다. 또, 기판(기판 유지 치구)을 성막 영역까지 가속시켜, 성막 영역에서 일정 속도로 하고, 성막 영역에서 가속한 후, 감속하는 속도 제어도 매우 용이하게 실시할 수 있다. 그 때문에 이 구조가 매우 바랍직하게 사용된다.
본 발명 기판의 가열 방법으로서, 성막실 또는 그 전 후의 투입실 또는 취출실 또는, 나아가 그 전 후의 투입실 또는 취출실 또는, 모든 실에서 가열하는 것이 바람직하게 사용되는데, 기판의 스톡커 내의 다단의 구조 중에 히터를 끼워넣는 것이 기판의 균등 가열이란 점에서 바람직하게 사용된다. 즉, 스톡커의 구조가 기판부, 히터부, 기판부, 히터부로 교대로 배치되는 구조가 되는 것이 바람직하다. 이것을 성막실 중의 성막 영역 전 후의 스톡커실, 그 전 후의 투입실 또는 취출실 또는, 나아가 그 전 후의 투입실 또는 취출실에 적용하면 바람직하다.
본 발명에서 성막실은, 성막실을 다른 프로세스 조건으로 변경 가능한 수단을 구비하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 가스 도입 수단이 그 가스량을 조정할 수 있는 것을 장비한다. 그 경우는 다른 막 종류의 박막 형성에서 그 성막시의 진공도를 변화시키는 것이 가능하다. 반사 방지 광학 필터와 같은 광학 박막의 경우, 종종 그 박막의 굴절율이 박막 형성시의 진공압에 의해 제어되거나 변화하게 된다. ZnO2막과 같은 박막은 매우 좋은 예이다. 이와 같은 박막의 경우, 매우 유효해진다. 또, 이온 어시스트 증착을 하는 박막, 고주파 이온 플레이팅을 하는 박막, 통상의 증착을 실시하는 박막이라는 식으로 다른 수법으로 증착하는 경우에도, 예를 들면, 증발 수단이 전자총만으로 공통으로 실시할 수 있는 경우가 있으며, 장치의 저가격화의 면에서 매우 유리하며 또한, 동일한 진공실에서 실시할 수 있기 때문에, 동일 배기 기구에서 고진공을 얻은 채로 프로세스 조건을 변경할 수 있으면 매우 바람직하다.
또한, 밴드패스 필터와 같이 고굴절막과 저굴절막을 교대로 다층으로 하는 소위 반복 다층막의 경우에 매우 유효하다. 동일한 프로세스 조건이 교대로 배치되기 때문에, 15 층 또는 30 층과 같이 다층막이 되면, 필요한 층만큼 성막실을 설치하면 매우 긴(큰) 성막 장치가 되지만, 본 발명의 장치를 사용하면, 기판의 성막 영역 이동 방향을 왕복시킴으로써 하나의 성막실에서 다수회 성막이 원활하게 실시되어 매우 소형의 장치로 생산이 가능한 특징을 갖는다.
1 회 통과로 진공처리 장치를 통과시켜 외부로 취출한 다음, 다시 장치로 통과시키는 방법은 수고스러울 뿐만 아니라, 특히 물성, 상세하게는 막과 막의 밀착성에 크게 영향을 준다. 1 회 통과의 성막을 실시하여 대기로 노출한 후, 또 진공처리 장치를 통과시키는 반복으로 의해 생긴 다층막은 크로스해치 막 박리 실험에서 막의 박리를 일으켰으나, 본 시스템을 채용한 스톡커를 갖는 타입은 성막실에서 진공인 채 다층막으로 만든 막은, 막과 막의 밀착성이 좋고 크로스 해치 막 박리 시험에서 문제가 없었다.
본 발명에서, 표시 화면의 전면판 등의 용도로 사용되는 반사 방지 광학 필터의 경우, 그 최외층에 종종 오염 방지 기능을 위하여 발수 처리를 행하는 경우가 있다. 예를 들면, 불소계의 유기 용액를 함침시킨 증착 재료를 사용하는 경우가 있다. 이러한 경우, 불소계의 유기 물질이 박막의 막 밀착을 저해할 수 있기 때문에, 성막실를 분리하는 것이 바람직한 경우가 있다. 또한, 성막 수단이 전혀 다른 막을 성막할 경우에도, 성막실을 분리하는 것이 종종 행하여진다.
이하, 실시예를 들어 설명하겠지만, 본 발명은 이들에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
도 1에 나타낸 성막 장치를 사용하여 성막 대상 기판군에 박막을 형성하여 박막이 부착된 기판을 제조하였다. 이 박막이 부착된 기판은 표시 장치의 반사 방지 필터로서 사용되는 것으로, 박막은 광학 박막이고 엄밀한 막 두께 관리가 필요한 것이다.
성막 프로세스는 진공 증착, 이온 어시스트 증착 또는 고주파 이온 플레이팅이고, 성막 대상 기판의 소재에는 투명한 플라스틱을 사용하였다. 성막 영역의 폭은 1200 mm로 하였다. 이 때, 장치의 부착 면적은 약 100 ㎡, 장치의 운전 요원은 2 명이었다. 성막실은 하나이기 때문에 배기 펌프도 절약할 수 있으며, 성막 입자를 발생시키기 위한 수단인 전자총을 다수 준비할 필요가 없었기 때문에 매우 값이 싼 장치가 되었다.
성막 모니터는 성막 영역의 외측에 배치되어 기판 사이즈의 영향을 없앴다.
성막 모니터와 성막 입자의 발생원의 거리는, 성막 영역과 상기 발생원의 최단 거리와 최장 거리 사이의 거리로 하고, 성막 모니터의 법선 방향과 성막 모니터의 위치에서의 성막 입자의 비상 방향을 일치시켰다. 또, 성막 모니터에 형성된 모니터 박막의 막 두께 측정에는 광간섭식의 광학식 막 두께 측정 기기와 수정식 막 두께 측정 기기를 병용하였다.
성막하는 막의 구성은 표 1에 나타낸 바와 같이 하였다. 성막 공정에 주목하여 이하 설명한다.
하나의 성막 대상 기판 유지 치구(500 mm x 1200 mm)에 대각선 길이 14 인치(35 cm)의 표시 장치의 표면 반사 방지 필터용 기판 PMMA(330 mm x 260 mm x 2 mm)에 유기 실란계의 하드 코트를 마련한 것을 4 장 세트하였다. 이 모습을 도 10에 나타낸다. 이 기판 유지 치구를 20 세트 준비하여 20 군의 기판군을 구성시켰다. 기판 가열은 기판 온도가 80 ℃가 되도록 마이크로 히터와 할로겐 램프로 가열하였다.
(0) 전처리로서 성막실의 플라즈마 발생형 이온총(싱크론(주)제, RIS형 이온총)를 사용하여, 가속 전압 500 V, 가속 전류 100 mA로 산소 이온을 가속하고 성막 대상 기판의 통과영에 조사하면서 성막 대상 기판 20 군이 노출되도록 3 m/분의 속도로 이동시켰다. 20 군 모두의 성막 대상 기판군의 이동이 종료될 때까지는 4 분이었다.
(1) 제 1 층째의 ZnO2의 가열 시간(가스 분출 시간)을 2 분 마련하여, ZnO2의 입자 발생 부위의 온도가 정상 상태에 도달하였다. 그 후 셔터를 열고, 성막 모니터로 30 초간 성막의 안정을 확인한 후, 성막 대상 기판 20 군을 성막 영역에 노출되도록 이동을 개시하였다. 성막 입자 발생원으로의 전자총의 에너지는 일정하게 하고, 이동 속도는 성막의 막 두께가 일정해지도록 이동 속도를 컨트롤하였다. 20군 모두의 성막 대상 기판군의 이동을 종료하고 셔터를 닫았다. 셔터를 닫을 때까지의 시간은 약 5 분이었다.
(2) 제 2 층째의 SiO2는 제 1 층째의 증발시에 예비 가열(여기에서, 예비 가열이란, 성막 입자 발생 부위의 온도를 정상 상태로 하는 것을 의미한다)을 끝내고, (1)에서 셔터를 닫음과 동시에 SiO2의 윗쪽에 있는 셔터를 열고, 성막 모니터로 30 초간 성막의 안정성을 확인한 후, 성막 대상 기판 20 군을 성막 영역에 노출되도록 이동을 개시하였다. 성막 입자 발생원으로의 전자총의 에너지는 일정하게 하고, 이동 속도는 성막의 막 두께가 일정헤지도록 이동 속도를 컨트롤하였다. 20 군 모두의 이동을 종료하고 셔터를 닫았다. 셔터를 닫을 때까지의 시간은 약 2 분이었다.
(3) 제 3 층째의 I.T.O.는 제 2 층째의 증착시에 예비 가열을 끝내고, (2)에서 셔터를 닫음과 동시에, 산소를 도입하여 성막실의 압력을 3.0 x 10-2Pa로 하고, 성막실에 설치된 안테나를 이용하여 13.56 MHz의 고주파를 500 W 걸어 산소 플라즈마 상태로 하고, 다시 플라즈마 발생형 이온총을 사용하여 산소를 이온화한 후, 산소 이온을 가속하고, 성막 대상 기판이 노출되는 방향으로 조사하면서 I.T.O.의 윗쪽에 있는 셔터를 열고, 성막 모니터로 30 초간 성막의 안정성을 확인한 후, 성막 대상 기판 20 군을 성막 영역에 노출되도록 이동을 개시하였다. 성막 입자 발생원으로의 전자총의 에너지는 일정하게 하고, 이동 속도는 성막의 막 두께가 일정해지도록 이동 속도를 컨트롤하였다. 20 군 모두의 성막 대상 기판군의 이동을 종료하고 셔터를 닫았다. 셔터를 닫을 때까지의 시간은 약 5 분이었다.
(4) 제 4 층째의 TiO2는 제 3 층째의 증착시에 예비 가열을 끝내고, (3)에서 셔터를 닫음과 동시에, 산소를 도입하여 성막실의 압력을 1.0 x 10-2Pa로 하고, TiO2의 윗쪽에 있는 셔터를 열고, 성막 모니터로 30 초간 성막의 안정성을 확인한 후, 성막 대상 기판 20 군을 성막 영역에 노출되도록 이동을 개시하였다. 성막 입자 발생원으로의 전자총의 에너지는 수정식 막두께 측정 기기의 센서에 붙은 막의 퇴적 속도를 감시하여 이 퇴적 속도가 일정해지도록 출력의 피드백을 컨트롤하였다. 이동 속도는 성막 막 두께가 일정해지도록 이동 속도를 컨트롤하였다. 20 군 모두의 성막 대상 기판군의 이동을 종료하고 셔터를 닫았다. 셔터를 닫을 때까지의 시간은 약 5 분이었다.
(5) 제 5 층째의 SiO2는 제 4 층째의 증착시에 예비 가열을 종료하고, (4)에서 셔터를 닫음과 동시에, SiO2의 윗쪽에 있는 셔터를 열고, 성막 모니터로 30 초간 성막의 안정성을 확인한 후, 성막 대상 기판 20 군을 성막 영역에 노출되도록 이동을 개시하였다. 성막 입자 발생원으로의 전자총의 에너지는 성막 입자의 성막 속도가 일정해지도록 출력을 컨트롤하고, 이동 속도는 성막의 막 두께가 일정해지도록 이동 속도를 컨트롤하였다. 20 군 모두의 성막 대상 기판군의 이동을 종료하고 셔터를 닫았다. 셔터를 닫을 때까지의 시간은 약 2 분이었다.
(0) 내지 (5)의 시간에 머신의 기구 손실 시간을 더하여 20 군의 성막 대상 기판을 성막하는 1 택트 타임은 30 분이었다.
이 택트 사이클을 140 회 반복 운전하여, 초기 배기와 최종 취출시간을 포함하여 72 시간(3 일) 소요되었다. 이 때, 생산된 14 인치(35 cm)의 표시 장치의 표면방사 방지 필터는 11,200 장(20 치구 x 4 장 x 140 회)이었다.
비교예 1
특허 공개(평) 3-193873에 기재된 연속 진공 박막 형성 장치와 유사한 장치(도 6에 나타낸다)를 사용하여 성막 대상 기판군에 박막을 형성하고, 박막이 부착된 기판을 제조하였다. 이 박막이 부착된 기판은 표시 장치의 반사 방지 필터로서 사용하는 것으로서, 박막은 광학 박막이며 엄밀한 막 두께의 관리가 필요한 것이다.
성막 프로세스는 진공 증착이고, 성막 대상 기판의 소재에는 투명한 플라스틱를 사용하였다. 성막 영역의 폭은 1200 mm로 하였다. 즉, 성막 영역의 폭이 1200 mm가 될 수 있는 장치를 사용하였다. 이 때, 장치의 부착 면적은 약 100 ㎡, 장치의 운전 요원은 2 명이었다.
성막 모니터는 도 4에 표시한 바와 같이 원형 돔형 기판 유지 치구의 중심부에 놓여지고, 원형 돔형 기판 유지 치구는 중심부에 극간 구멍을 가지고 있다. 성막 모니터에 형성된 모니터 박막의 막 두께 측정에는 광간섭식의 것을 사용하였다.
성막하는 막의 구성은 표 1에 나타낸 바와 같이 하였다. 성막 공정에 주목하여 이하 설명한다.
하나의 원형 돔형 기판 유지 치구(ψ1200 mm 직경)에 대각선 길이 14 인치(35 cm)의 표시 장치의 표면 반사 방지 필터용 기판 PMMA(330 mm x 260 mm x 2 mm)에 유기 실란계의 하드 코트를 마련한 것을 엄밀히 충전하여 8 장 세트하였다. 이 모습을 도 13에 나타낸다. 기판 가열은 기판 온도가 80 ℃가 되도록 마이크로 히터와 할로겐 램프로 가열하였다.
(0) 전처리로서, 원형 돔형 기판 유지 치구를 수평 회전시키면서, 열음극 전자 충격형 이온총(싱크론(주)제 KIS형 이온총)을 사용하여, 가속 전압 500 V, 가속 전류 100 mA로 산소 이온을 가속하여, 성막 대상 기판에 1 분간 조사하였다. 그 후, 성막 중에는 원형 돔형 기판 유지 치구를 수평 회전시키는 것으로 한다.
(1) 제 1 층째의 ZnO2의 가열 시간(가스 분출 시간)을 3 분 마련하여, ZnO2의 입자 발생 부위의 온도가 정상 상태에 도달하였다. 그 후 셔터를 열고, 성막 대상 기판 8 장에 성막하고, 성막 모니터를 감시하여 목표로 하는 막 두께에 달한 것을 확인하고 셔터를 닫았다. 셔터를 닫을 때까지의 시간은 약 1 분이었다.
(2) 제 2 층째의 SiO2는 제 1 층째의 증착시에 예비 가열을 종료하고, (1)에서 셔터를 닫음과 동시에 SiO2의 윗쪽에 있는 셔터를 열어, 성막 대상 기판 8 장에 성막하고, 성막 모니터를 감시하여 목표로 하는 막 두께에 달한 것을 확인하고, 셔터를 닫았다. 셔터를 닫을 때까지의 시간은 약 1 분이었다.
(3) 제 3 층째의 I.T.O.는 제 2 층째의 증착시에 예비 가열을 종료하고, (2)에서 셔터를 닫음과 동시에, 산소를 도입하여 성막실의 압력을 3.0 x 10-2Pa로 하고, 성막실에 설치된 안테나를 이용하여 13.56 MHz의 고주파를 500 W 걸어 산소 플라즈마 상태로 하고, 다시 이온총을 사용하여 산소를 이온화한 후, 산소 이온을 가속하여, 성막 대상 기판에 조사하면서 I.T.O.의 윗쪽에 있는 셔터를 열고, 성막 대상 기판 8 장에 성막하고, 성막 모니터를 감시하여 목표로 하는 막 두께에 도달한 것을 확인하고 셔터를 닫았다. 셔터를 닫을 때까지의 시간은 약 3 분이었다.
(4) 제 4 층째의 TiO2는 제 3 층째의 증착시에 예비 가열을 종료하고, (3)에서 셔터를 닫음과 동시에, 산소를 도입하여 성막실의 압력을 1.0 x 10-2Pa로 하고, TiO2의 윗쪽에 있는 셔터를 열고, 성막 대상 기판 8 장에 성막하고, 성막 모니터를 감시하여 목표로 하는 막 두께에 도달한 것을 확인하여 셔터를 닫았다. 셔터를 닫을 때까지의 시간은 약 3 분이었다.
(5) 제 5 층째의 SiO2는 제 4 층째의 증착시에 예비 가열을 종료하고, (4)에서 셔터를 닫음과 동시에, SiO2의 상부에 있는 셔터를 열어, 성막 대상 기판 8 장에 성막하고, 성막 모니터를 감시하여 목표로 하는 막 두께에 도달한 것을 확인하고 셔터를 닫았다. 셔터를 닫을 때까지의 시간은 약 2 분이었다.
(0) 내지 (5)의 시간에 머신의 기구 손실시간을 더하여 8 장의 성막 대상 기판을 성막하는 1 택트 타임은 18 분이었다.
이 택트 사이클을 235 회 반복 운전하여, 초기 배기와 최종 취출시간을 포함하여 72 시간(3 일) 소요되었다. 이 때, 생산된 14 인치(35 cm)의 표시 장치의 표면방사 방지 필터는 1,880 장(8 장 x 235 회)이었다.
실제로, 실시예 1과 비교하면 장치의 크기 및 운전 요원이 거의 동일함에도 불구하고, 실시예 1의 생산성이 비교예 1의 약 6배의 생산성을 나타냈다(11,200매/1,880매≒6 배).
기판측으로부터 성막물질 물리적 막 두께
1 층째 ZrO2 약 25 nm
2 층째 SiO2 약 20 nm
3 층째 I.T.O 약 30 nm
4 층째 TiO2 약 85 nm
5 층째 SiO2 약 87 nm
실시예 2
성막 대상 기판이 17 인치(43 cm)의 표시 장치의 표면 반사 방지 필터용 기판( 310 mm x 380 mm x 2 mm)이라는 크기를 바꾼 것 이외는 실시예 1과 마찬가지의 방법으로 성막하였다. 원형 돔형 기판 유지 치구(ψ1200 mm 직경)의 크기는 ψ1200 mm 직경으로 변화가 없으며 여기에 엄밀히 충전한 5 장을 세트하였다. 이 모습을 도 14에 나타낸다.
기판 유지 치구가 변하지 않기 때문에, 공정 및 택트 사이클 시간은 동일하였다.
이 택트 사이클을 235 회 반복 운전하여, 초기 배기와 최종 취출시간을 포함하여 72 시간(3 일) 소요되었다. 이 때, 생산된 17 인치(43 cm)의 표시 장치의 표면방사 방지 필터는 1,175 장(5 장 x 235 회)이었다.
실제로, 실시예 2와 비교하면실시예 2의 생산성이 비교예 2의 약 7 배의 생산성을 나타냈다(8400매/1,175매≒7 배).
실시예 3
성막 대상 기판이 20 인치(51 cm)의 표시 장치의 표면 반사 방지 필터용 기판( 380 mm x 460 mm x 2 mm)이라는 크기를 바꾼 것 이외는 실시예 1과 마찬가지의 방법으로 성막하였다. 기판 유지 치구의 크기는 500 mm x 1200 mm로 변화가 없으며, 여기에 2 장을 세트하였다. 이 모습을 도 12에 나타낸다.
기판 유지 치구가 변하지 않기 때문에 공정 및 택트 사이클 시간은 동일하였다.
이 택트 사이클을 140 회 반복 운전하여, 초기 배기와 최종 취출시간을 포함하여 72 시간(3 일) 소요되었다. 이 때, 생산된 20 인치(51 cm)의 표시 장치의 표면방사 방지 필터는 5,600 장(20 치구 x 2 장 x 140 회)이었다.
비교예 3
성막 대상 기판이 20 인치(51 cm)의 표시 장치의 표면 반사 방지 필터용 기판(380 mm x 460 mm x 2 mm)이라는 크기를 바꾼 것 이외는 비교예 1과 마찬가지의 방법으로 성막하였다. 원형 돔형 기판 유지 치구(ψ1200 mm 직경)의 크기는 ψ1200 mm 직경으로 변화가 없으며, 여기에 엄밀히 충전한 3 장을 세트하였다. 이 모습을 도 15에 나타낸다.
기판 유지 치구가 변하지 않기 때문에 공정 및 택트 사이클 시간은 동일하였다.
이 택트 사이클을 235 회 반복 운전하여, 초기 배기와 최종 취출시간을 포함하여 72 시간(3 일) 소요되었다. 이 때, 생산된 20 인치(51 cm)의 표시 장치의 표면방사 방지 필터는 705 장(3 장 x 235 회)이었다.
실제로, 실시예 3과 비교하면, 실시예 3의 생산성이 비교예 3의 약 8 배의 생산성을 나타냈다(5,600매/705매≒8 배).
실시예 4
도 1에 나타낸 성막 장치를 사용하여 성막 대상 기판군에 박막을 형성하고, 박막이 부착된 기판을 제조하였다. 이 박막이 부착된 기판은 근적외 반사 미러로서 사용하는 것으로, 박막은 광학 박막이며 엄밀한 막 두께의 관리가 필요한 것이다.
성막 프로세스는 진공 증착, 이온 어시스트 증착이고, 성막 대상 기판의 소재에는 투명한 플라스틱을 사용하였다. 성막 영역의 폭은 1200 mm로 하였다. 이 때, 장치의 부착 면적은, 약 100 ㎡, 장치의 운전 요원은 2 명이었다.
성막 모니터는 성막 영역의 외측에 배치하여 기판 사이즈의 영향을 없앴다.
성막 모니터와 성막 입자의 발생원의 거리는 성막 영역과 상기 발생원의 최단거리와 최장거리 사이의 거리로하고, 성막 모니터판의 법선 방향과, 성막 모니터의 위치에서의 성막 입자의 비상 방향을 일치시켰다. 또, 성막 모니터에 형성된 모니터 박막의 막 두께 측정에는 광간섭식의 광학식 박막계과 수정식 박막계를 병용하였다.
성막하는 막의 구성은 표 3에 나타낸 바와 같이 하였다. 성막 공정에 주목하여 이하 설명한다.
하나의 성막 대상 기판 유지 치구(500 mm x 1200 mm)에 근적외 반사 미러용의 투명한 기판 PMMA(450 ㎜×1150 ㎜×2 ㎜)에 자외선 경화형 아크릴계 하드 코트를 양면에 마련한 1 장 세트하였다. 이 기판 유지 치구를 20 세트 준비하여, 20 군의 기판군을 구성시켰다. 기판 가열은 기판 온도가 80 ℃가 되도록 마이크로 히터와 할로겐 램프로 가열하였다.
(0) 전처리로서 성막실의 플라즈마 발생형 이온총(싱클론(주)제품, RIS형 이온총)를 사용하고 가속 전압 500 V, 가속 전류 100 mA으로 산소 이온을 가속하여, 성막 대상 기판의 통과영역에 조사하면서, 성막 대상 기판 20 군을 노출하도록 3 m/분의 속도로 이동시켰다. 20 군 모두의 성막 대상 기판군의 이동이 종료할 때가지는 4 분이었다.
(1) 제 1 층째에 SiO2의 가열시간(가스 배출 시간)을 2 분 마련하여, SiO2의 입자 발생 부위의 온도가 정상 상태에 달했다. 그 후 셔터를 열고, 성막 모니터로 30 초간 성막의 안정을 확인한 후, 성막 대상 기판 20 군을 성막 영역에 노출하도록 이동을 개시하였다. 성막 입자 발생원으로의 전자총의 에너지는 수정식 막 두께 측정 기기의 센서에 붙은 막의 퇴적 속도를 감시하여, 이 퇴적 속도가 일정하게 되도록 출력의 피드백 컨트롤을 행하였다. 이동 속도는 성막의 막 두께가 일정해지도록 이동 속도를 컨트롤하였다. 20군 모두의 성막 대상 기판군의 이동을 종료하고 셔터를 닫았다. 셔터를 닫을 때까지의 시간은 약 4 분이었다.
(2) 제 2 층째의 TiO2는 제 1 층째의 증착시에 예비 가열을 종료하고, (1)에서 셔터를 닫음과 동시에, 산소를 도입하여 성막실의 압력을 1.0 x 10-2Pa로 하여 TiO2의 상부에 있는 셔터를 열고, 성막 모니터로 30 초간 성막의 안정성을 확인한 후, 성막 대상 기판 20 군을 성막 영역에 노출되도록 이동을 개시하였다. 성막 입자 발생원으로의 전자총의 에너지는 수정식 막 두께 측정 기기의 센서에 붙은 막의 퇴적 속도를 감시하여, 이 퇴적 속도가 일정해지도록 출력의 피드백 컨트롤을 행하였다. 이동 속도는 성막의 막 두께가 일정해지도록 이동 속도를 컨트롤하였다. 20 군 모두의 이동을 종료하고 셔터를 닫았다. 셔터를 닫을 때까지의 시간은 약 4 분이었다.
(3) 제 3 층째의 SiO2는 제 2 층째의 증착시에 예비 가열을 종료하고, (2)에서 셔터를 닫음과 동시에, SiO2의 상부에 있는 셔터를 열고, 성막 모니터로 30 초간 성막의 안정성을 확인한 후, 성막 대상 기판 20 군을 성막 영역에 노출되도록 이동을 개시하였다. 성막 조건은 (1)과 완전히 동일하게 하였다. 셔터를 닫을 때까지의 시간은 약 4 분이었다.
(4) 이후, (2) (3)을 5 회 반복하였다.
(5) 제 14 층째의 TiO2는 (2)와 동일하게 행하였다.
(6) 제 15 층째의 SiO2는 (3)과 동일하게 행하였다. 셔터를 닫을 때까지의 시간은 약 2 분이었다.
기판측으로부터 성막 물질 광학적 막 두께
1 층째 SiO2 약 225 nm
2 층째 TiO2 약 225 nm
3 층째 SiO2 약 225 nm
4 층째 TiO2 약 225 nm
5 층째 SiO2 약 225 nm
6 층째 TiO2 약 225 nm
7 층째 SiO2 약 225 nm
8 층째 TiO2 약 225 nm
9 층째 SiO2 약 225 nm
10 층째 TiO2 약 225 nm
11 층째 SiO2 약 225 nm
12 층째 TiO2 약 225 nm
13 층째 SiO2 약 225 nm
14 층째 TiO2 약 225 nm
15 층째 SiO2 약 113 nm
실시예 5
도 1에 나타낸 성막 장치의 대형 장치를 사용하여 성막 대상 기판군에 박막을 형성하여 박막이 부착된 기판을 제조하였다. 이 박막이 부착된 기판은 표시 장치의 반사 방지 필터로서 사용되는 것으로 박막은 광학 박막이며, 엄밀한 막 두께 관리가 필요한 것이다.
성막 프로세스는 진공 증착, 이온 어시스트 증착 또는 고주파 이온 플레이팅으로, 성막 대상 기판의 소재로는 투명한 플라스틱를 사용하였다. 성막 영역의 폭은 1200 mm로 하였다. 이 때, 장치의 부착 면적은 약 1400 ㎥, 장치의 운전 요원은 2 명이었다. 성막실은 하나이기 때문에 배기 펌프도 절약할 수 있고, 성막 입자를 발생하기 위한 수단인 전자총을 다수 준비할 필요가 없었으므로 매우 값싼 장치가 되었다.
성막 모니터는 성막 영역의 외측에 배치하여 기판 사이즈의 영향을 없앴다.
성막 모니터와 성막 입자 발생원의 거리는, 성막 영역과 상기 발생원의 최단거리와 최장거리 사이의 거리로 하고, 성막 모니터의 법선 방향과, 성막 모니터 위치에서의 성막 입자의 비상 방향을 일치시켰다. 또한, 성막 모니터에 형성된 모니터 박막의 막 두께 측정에는 광간섭식의 광학식 막 두께 측정 기기와 수정식 막 두께 측정 기기를 병용하였다.
성막하는 막의 구성은 표 1에 나타낸 바와 같이 하였다. 성막 공정에 주목하여 이하에 설명한다.
하나의 성막 대상 기판 유지 치구(800 mm x 1200 mm)에 대각선 길이 42 인치(107 cm)의 PDP의 표면 반사 방지 필터용 기판 PMMA(700 mm x 900 mm x 5 mm)에 자외선 경화용 아크릴계 하드 코트를 양면에 실시한 것을 1 장 세트하였다. 또한, 이 기판은 투과율 70 %에서 3 원색의 적, 녹, 청의 선택 투과성이 있는 희색계의 착색 기판을 사용하였다. 이 기판 유지 치구를 16 장 준비하였다. 즉, 성막 대상 기판군을 16 군으로 하였다.
성막 조건은 실시예 1과 동일한 조건에서 실시하였다. 1 회의 이동으로 실시되는 이동량이 다르고, 1 성막에 소요되는 시간이 다른 점을 제외하고는 완전히 동일한 조건이 되었다.
실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 3에 대하여 이하에 나타내는 평가 방법으로 평가하였다.
(1) 표면 찰과(擦過)성
스틸울 # 0000을 말아서 스틸울의 섬유 방향과 수직 방향으로 찰과되도록 하여, 하중 2 kg을 주면서 샘플을 찰과하였다.
다음의 A 내지 D로서 평가하였다.
A : 전혀 상처가 없다.
B : 거의 상처가 없다.
C : 조금 상처가 있다.
D : 많은 상처가 있다.
(2) 밀착성
샘플에 면도칼을 사용하여 1 mm 간격의 100 개의 눈금을 만들었다. 셀로판 테이프를 100 개의 눈금 부분에 붙여서 셀로판 테이프를 단숨에 박리한다. 막이 벗겨지지 않은 개수를 평가 결과로 삼았다.
(3) 내마모성
가아제를 사용하여 2 kg의 하중을 주면서 시판 중인 유리 클리너로 샘플의 마모성을 평가하였다. 2000 회 마모 시험을 실시하여, 투과광으로 막의 벗겨짐 등의 외관을 관찰하였다.
(4) 60 ℃의 물에 2 시간 침지한 후, (1) 내지 (3)의 평가를 실시하였다.
(5) 내열성
80 ℃의 건조 오븐 속에 1 시간 방치한 후, 샘플의 외관을 관찰하였다.
(6) 표면 저항값
테스터를 사용하여, 프로브를 1 cm의 폭으로 샘플 표면에 접촉시켜 전기 저항값을 측정하였다. 전기 저항값이 5 KΩ 이하의 것을 합격으로 하였다.
(7) 분광 특성
분광 광도계(히다찌 330 형)을 사용하여 측정하였다. 반사 방지 광학 필터의 경우는 파장 400 nm 내지 800 nm의 분광 특성을, 근적외 반사 필터의 경우는 600 nm 내지 1200 nm의 분광 투과율 특성을 측정하였다.
실시예, 비교예의 평가 결과를 종합하여 표 2에 나타냈다. 분광 특성을 도 16 내지 23에 나타냈다. 실시에 및 비교예의 어느 방법에서도 동일한 물성 및 광학 특성이 얻어진 우수한 반사 방지 광학 필터가 작성되었다.
가항목 실시예 1 비교예 1 실시예 2 비교예 2 실시예 3 비교예 3
(1) 표면 찰과성 A A A A A A
(2) 밀착성 100/100 100/100 100/100 100/100 100/100 100/100
(3) 내마모성 O O O O O O
(4) 열수처리 후의 표면 찰과성 B B B B B B
(5) 열수처리 후의 밀착성 110/100 100/100 100/100 100/100 100/100 100/100
(6) 열수처리 후의 내마모성 O O O O O O
(7) 내열성 O O O O O O
(8) 표면 저항값 O O O O O O
산업상의 이용 가능성
본 발명의 박막이 부착된 기판의 제조 방법 및 제조 장치에 의하면, 대형의 성막 대상 기판에 박막을 형성하는 경우에 다층 성막하여도, 보다 작고 값싼 제조 설비를 사용하여 박막 및 박막이 부착된 기판을 연속적으로 제조할 수가 있다. 설치 스페이스가 작아 공장의 스페이스 절약에 효과가 있다.
본 발명의 박막이 부착된 기판의 제조 방법 및 제조 장치에 의하면, 성막 대상 기판으로서는, 수지 기판에 특히 효과를 발휘하여 목적으로 하는 막을 얻기 쉬우며, 막의 밀착성 등의 물성이 매우 양호해진다.
본 발명의 박막이 부착된 기판의 제조 방법 및 제조 장치에 의하면, 박막은 기판의 이동 방향에 대하여 얼룩이 생기기 어렵다.
본 발명의 박막이 부착된 기판의 제조 방법 및 제조 장치에 의하면, 대형의 성막 대상 기판에 박막을 형성하는 경우에도, 성막 대상 기판의 배치 자유도를 높일 수가 있으며, 박막이 부착된 기판의 제조 공정의 생산성을 높일 수가 있다.
본 발명의 박막이 부착된 기판의 제조 방법 및 제조 장치에 의하면, 성막 대상 기판에 형성되는 박막과 근사한 특성의 성막 모니터에 형성되는 모니터 박막을 얻을 수 있기 때문에, 막 두께의 제어를 정밀히 행할 수가 있다.
본 발명의 박막이 부착된 기판의 제조 방법 및 제조 장치에 의하면, 성막 모니터에 형성되는 모니터 박막에서의 성막 속도에 따라 성막 프로세스를 제어함으로, 박막의 물리 특성의 제어를 정밀히 행할 수가 있다.

Claims (51)

  1. 성막 영역 전후에 성막 대상 기판을 다단으로 수납 가능한 제1 및 제2 스톡커를 갖는 성막실과, 이 성막실의 전후에 각각 성막 대상 기판을 다단으로 수납 가능한 스톡커를 갖는 투입실과 취출실을 설치하고, 성막실에서 성막 대상 기판이 성막되고 있는 동안에 다음의 성막 대상 기판군을 투입실에 넣어 배기시킴과 동시에, 전회에 성막된 성막 대상 기판군을 취출실으로부터 취출하는 박막이 부착된 기판의 제조 방법으로서, 성막 대상 기판을 성막 영역을 통과시키면서 성막시키는 것을 특징으로 하는 박막이 부착된 기판의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서, 제1 스톡커로부터 순차적으로 성막 대상 기판을 취출하고, 순차적으로 성막 영역을 통과시켜 차례로 제2 스톡커에 넣고, 이어서 제2 스톡커로부터 순차적으로 성막 대상 기판을 취출하여 차례로 성막 영역을 통과시켜 순차적으로 제1 스톡커에 넣음으로써, 밀폐된 성막실 중에서 이동을 반복하여 성막하는 것을 특징으로 하는 박막이 부착된 기판의 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 통과 속도가 실질적으로 정속인 것을 특징으로 하는 박막이 부착된 기판의 제조 방법.
  4. 제2항에 있어서, 일단 성막한 후, 성막실를 감압한 채 성막 입자의 발생원의 물질을 교환하고, 다시 성막 대상 기판을 성막 영역을 통과시켜, 2 층 이상의 성막을 만드는 것을 특징으로 하는 박막이 부착된 기판의 제조 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 성막실에 성막 입자 발생물질을 2 종류 이상 설치하고, 제1 스톡커로부터 제2 스톡커로의 1 회 이동에 의해 2 층 이상의 성막을 만드는 것을 특징으로 하는 박막이 부착된 기판의 제조 방법.
  6. 제1항에 있어서, 투입실 앞에 제2 투입실을 설치하고, 성막실에서 성막 대상 기판이 성막되고 있는 동안, 다음 다음의 성막 대상 기판군을 제2 투입실에 넣어 배기시키는 것을 특징으로 하는 박막이 부착된 기판의 제조 방법.
  7. 제1항에 있어서, 취출실 다음에 제2 취출실을 설치하고, 성막실에서 성막 대상 기판이 성막되고 있는 동안, 전회에 성막된 성막 대상 기판군을 감압한 채 취출실으로부터 제2 취출실로 이동시키는 조작과, 그 전에 성막된 성막 대상 기판군을 제 2 취출실로부터 취출하는 조작을 실시하는 것을 특징으로 하는 박막이 부착된 기판의 제조 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 투입실을 가열하는 것을 특징으로 하는 박막이 부착된 기판의 제조 방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 성막실에서 성막 모니터에 형성된 모니터 박막의 막 두께에 따라 성막 프로세스를 제어하면서 성막하는 것을 특징으로 하는 박막이 부착된 기판의 제조 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 성막 프로세스를 제어하는 방법이 성막 중에 성막 기판의 온도, 진공도, 성막 영역의 길이, 성막 대상 기판의 통과 속도 또는 성막 입자의 밀도 중 어느 하나를 변경하는 것, 또는 이들을 조합하여 실시하는 것을 특징으로 하는 박막이 부착된 기판의 제조 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 성막 프로세스를 제어하는 방법이 성막 기판의 온도를 변경하는 것인 박막이 부착된 기판의 제조 방법.
  12. 제10항에 있어서, 상기 성막 프로세스를 제어하는 방법이 진공도를 변경하는 것인 박막이 부착된 기판의 제조 방법.
  13. 제10항에 있어서, 상기 성막 프로세스를 제어하는 방법이 성막 영역의 길이를 변경하는 것인 박막이 부착된 기판의 제조 방법.
  14. 제10항에 있어서, 상기 성막 프로세스를 제어하는 방법이 성막 대상 기판의 통과 속도를 변경하는 것인 박막이 부착된 기판의 제조 방법.
  15. 제10항에 있어서, 상기 성막 프로세스를 제어하는 방법이 성막 입자 밀도를 변경하는 것인 박막이 부착된 기판의 제조 방법.
  16. 제9항에 있어서, 상기 성막 모니터는 성막 영역 내이면서 기판 영역 외에 배치하는 것을 특징으로 하는 박막이 부착된 기판의 제조 방법.
  17. 제9항에 있어서, 상기 성막실에 성막 영역 한정 부재를 설치하고, 성막 모니터를 상기 성막 영역 한정 부재와 성막 입자의 발생원 사이에 배치하는 것을 특징으로 하는 박막이 부착된 기판의 제조 방법.
  18. 제9항에 있어서, 상기 성막 모니터를 성막 영역 내를 이동시키면서 박막을 형성하는 것을 특징으로 하는 박막이 부착된 기판의 제조 방법.
  19. 제9항에 있어서, 상기 모니터 박막의 막 두께에 기초하여 성막 속도를 측정하고, 그 성막 속도에 따라 상기 성막 프로세스를 제어하는 것을 특징으로 하는 박막이 부착된 기판의 제조 방법.
  20. 제9항에 있어서, 상기 성막 속도가 일정해지도록 성막하는 것을 특징으로 하는 박막이 부착된 기판의 제조 방법.
  21. 제9항에 있어서, 상기 성막 모니터의 막 두께 검출 방법이 광간섭법인 것을 특징으로 하는 박막이 부착된 기판의 제조 방법.
  22. 제1항에 있어서, 성형 방법이 진공 증착, 이온 어시스트 증착, 이온 플레이팅 및 스퍼터링 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 박막이 부착된 기판의 제조 방법.
  23. 제1항에 있어서, 성막 중에 성막 입자 발생 물질을 성막 입자의 발생 부위에 연속적으로 공급하는 것을 특징으로 하는 박막이 부착된 기판의 제조 방법.
  24. 제 1항에 있어서, 상기 박막이 부착된 기판이 표시 장치의 표면 반사 방지 필터 기판인 것을 특징으로 하는 박막이 부착된 기판의 제조 방법.
  25. 제1항에 있어서, 상기 박막이 부착된 기판이 액정용 컬러 필터 기판인 것을 특징으로 하는 박막이 부착된 기판의 제조 방법.
  26. 제1항에 있어서, 상기 박막이 부착된 기판이 투명 전극용 기판인 것을 특징으로 하는 박막이 부착된 기판의 제조 방법.
  27. 제1항에 있어서, 상기 박막이 부착된 기판이 PDP(플라즈마 디스플레이)의 전면판인 것을 특징으로 하는 박막이 부착된 기판의 제조 방법.
  28. 제 1항에 있어서, 상기 박막이 부착된 기판이 PDP(플라즈마 디스플레이)에 사용하는 MgO의 성막 기판인 것을 특징으로 하는 박막이 부착된 기판의 제조 방법.
  29. 제1항에 있어서, 상기 박막이 부착된 기판이 밴드 패스 필터 기판인 것을 특징으로 하는 박막이 부착된 기판의 제조 방법.
  30. 제1항에 있어서, 상기 박막이 부착된 기판이 광학 렌즈인 것을 특징으로 하는 박막이 부착된 기판의 제조 방법.
  31. 성막 영역 전후에 성막 대상 기판을 다단으로 수납 가능한 제1 및 제2의 스톡커를 갖는 성막실과, 이 성막실 전후에 성막 대상 기판을 다단으로 수납 가능한 스톡커를 각각 갖는 투입실과 취출실을 가지며, 상기 성막실, 투입실 및 취출실은 각각 독립적으로 배기 가능한 배기 수단을 가지며, 상기 성막실은 성막 입자 발생원과, 상기 성막 대상 기판을 성막 영역을 통과시키는 수단과, 성막 대상 기판군을 제1 스톡커로부터 통과 수단으로 순차 취출하고, 통과 수단으로부터 제2 스톡커에 넣는 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 박막이 부착된 기판의 제조 장치.
  32. 상기 성막실은 성막 대상 기판군을 제1 스톡커로부터 통과 수단으로 순차 취출하고, 통과 수단으로부터 제2 스톡커에 넣는 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 박막이 부착된 기판의 제조 장치.
  33. 제31항에 있어서, 상기 다단 스톡커의 구조는, 성막 대상 기판군의 성막 영역 통과 방향에 대하여 직각 방향으로 다단이 되고, 성막 대상 기판군의 취출 및 투입 방향은 성막 대상 기판군의 성막 영역 통과 방향과 동일한 것을 특징으로 하는 박막이 부착된 기판의 제조 장치.
  34. 제31항에 있어서, 상기 성막실을 감압한 채 성막 입자 발생원을 교환하는 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 박막이 부착된 기판의 제조 장치.
  35. 제31항에 있어서, 상기 성막 입자 발생원이 음극인 것을 특징으로 하는 박막이 부착된 기판의 제조 장치.
  36. 제31항에 있어서, 그 성막 입자 발생 수단이 전자총인 것을 특징으로 하는 박막이 부착된 기판의 제조 장치.
  37. 제31항에 있어서, 성막 영역 내이면서 기판 배치 영역 외에 성막 모니터를 갖는 것을 특징으로 하는 박막이 부착된 기판의 제조 장치.
  38. 제31항에 있어서, 성막 영역을 이동 가능한 성막 모니터를 갖는 것을 특징으로 하는 박막이 부착된 기판의 제조 장치.
  39. 제31항에 있어서, 성막 모니터가 광간섭을 이용한 광학식 막 두께 측정 기기인 것을 특징으로 하는 박막이 부착된 기판의 제조 장치.
  40. 제31항에 있어서, 상기 성막 대상 기판과 성막 입자 발생원의 거리가 800 nm 이상 떨어져 있는 것을 특징으로 하는 박막이 부착된 기판의 제조 장치.
  41. 제31항에 있어서, 상기 투입실 전에 독립적으로 배기 가능하고, 성막 대상 기판을 다단으로 수납 가능한 스톡커를 추가로 갖는 제2 투입실을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 박막이 부착된 기판의 제조 장치.
  42. 제31항에 있어서, 상기 취출실 후에 독립적으로 배기 가능하고, 성막 대상 기판을 다단으로 수납 가능한 스톡커를 추가로 갖는 제2 취출실을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 박막이 부착된 기판의 제조 장치.
  43. 제31항에 있어서, 투입실에 가열 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 박막이 부착된 기판의 제조 장치.
  44. 제31항에 있어서, 상기 성막실에서 성막 입자 발생원과 성막 대상 기판 통과면 사이에 성막 영역 한정 부재를 갖는 것을 특징으로 하는 박막이 부착된 기판의 제조 장치.
  45. 제31항에 있어서, 성막 중에 상기 성막 영역 한정 부재를 움직일 수 있는 것을 특징으로 하는 박막이 부착된 기판의 제조 장치.
  46. 제31항에 있어서, 상기 성막 영역 한정 부재를 2 종류 이상 가지며, 이들이 성막 중에 교환할 수 있는 것을 특징으로 하는 박막이 부착된 기판의 제조 장치.
  47. 제31항에 있어서, 성막 중에 성막 대상 기판군의 통과 속도를 변경할 수 있는 것을 특징으로 하는 박막이 부착된 기판의 제조 장치.
  48. 제31항에 있어서, 성막 중에 성막 대상 기판이 성막 영역를 통과하는 속도를 일정하게 하는 수단과, 성막 영역을 통과한 후에 성막 대상 기판의 이동 속도를 가속하는 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 박막이 부착된 기판의 제조 장치.
  49. 제31항에 있어서, 성막 중에 성막 입자 발생원의 출력을 변경할 수 있는 것을 특징으로 하는 박막이 부착된 기판의 제조 장치.
  50. 제31항에 있어서, 성막 중에 성막 대상 기판의 기판 온도를 변경할 수 있는 것을 특징으로 하는 박막이 부착된 기판의 제조 장치.
  51. 제31항에 있어서, 성막 중에 성막 입자 발생 물질을 성막 입자 발생 부위에 연속적으로 공급할 수 있는 것을 특징으로 하는 박막이 부착된 기판의 제조 장치.
KR1019970708614A 1996-04-01 1997-03-27 박막이 부착된 기판의 제조 방법 및 제조 장치 KR19990022135A (ko)

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